ESTUDIO DE APLICACIÓN DE DIFERENTES TECNOLOGÍAS DE IMPRESIÓN 3D EN EL DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN RODETE DE IMPULSIÓN DE UNA BOMBA DE AGUA

Abstract

En este Trabajo Fin de Grado se ha diseñado, rediseñado e impreso un rodete de bomba centrífuga mediante diferentes tecnologías de fabricación aditiva. Se ha aplicado ingeniería inversa a un rodete físico para obtener su geometría digital y adaptarla a impresión 3D. El estudio compara tecnologías como SLA, FDM, MJF y CFR, analizando resultados técnicos y económicos.

El proyecto parte del contexto de modernización de procesos de prototipado y reparación de maquinaria hidráulica, explorando el potencial de las tecnologías 3D en entornos industriales y docentes. El objetivo principal es diseñar e imprimir un rodete funcional aplicando distintas tecnologías de impresión 3D, evaluando su calidad técnica y viabilidad económica. Para ello, se escanea un rodete existente mediante un escáner láser portátil HandySCAN 3D con software VXElements, y se reconstruye su geometría en Solid Edge.

Se adaptan los modelos para impresión considerando las restricciones geométricas y materiales propios de cada tecnología: SLA (resina fotopolimerizable), FDM (filamento termoplástico), MJF (polvo polimérico) y CFR (filamento reforzado con fibra continua). Los prototipos se analizan en laboratorio para evaluar su acabado, precisión dimensional y posibles defectos. El análisis experimental muestra diferencias significativas entre tecnologías. El material ABS (FDM) obtiene el mejor rendimiento hidráulico total, mientras que el material RIGID (SLA) alcanza mayor altura.

Se concluye que todas las tecnologías estudiadas son viables para fabricar rodetes funcionales. La fabricación aditiva permite abordar geometrías complejas con tiempos de producción reducidos, confirmando su aplicabilidad técnica y económica en este tipo de componentes.

In this Final Degree Project, a centrifugal pump impeller has been designed, redesigned, and printed using different additive manufacturing technologies. A physical impeller has been reverse-engineered to obtain its digital geometry and adapt it to 3D printing. The study compares technologies such as SLA, FDM, MJF, and CFR, analyzing both technical and economic results.

The project is framed in the context of modernization of prototyping and repair processes for hydraulic machinery, exploring the potential of 3D technologies in industrial and educational environments. The main objective is to design and print a functional centrifugal pump impeller using various 3D printing technologies, evaluating both technical quality and economic feasibility. To achieve this, an existing impeller is scanned using a HandySCAN 3D SILVER Series laser scanner and processed with VXElements software. Its geometry is reconstructed with CAD tools, specifically Solid Edge.

The design is then adapted for 3D printing, considering the specific geometric and material constraints of each technology: SLA (photopolymer resin), FDM (thermoplastic filament), MJF (polymer powder fused with a bonding agent), and CFR (continuous fiber reinforcement). Prototypes are printed and later analyzed in the fluids laboratory to evaluate surface finish, dimensional accuracy, and potential defects.

The experimental analysis reveals significant differences among the technologies in terms of precision, strength, and hydraulic efficiency. ABS (FDM) shows the best overall hydraulic performance, while RIGID (SLA) achieves greater head height.

The results confirm the technical and economic viability of additive manufacturing technologies for the production of functional centrifugal impellers. The project demonstrates a clear and concise process applicable to situations where complex geometries and reduced production times are required.