Uso de impresión 3D para validar diseños de válvulas de ventilador: Nuestro esquema de ventilador mecánico de emergencia

Cuando la pandemia COVID-19 se volvió seria en Norteamérica (principios 2020), había muchas incógnitas. Pero una certeza: si la pandemia crecía exponencialmente, los ventiladores serían cruciales. Otra certeza: muchos países, incluida Canadá (sede de Protocase), no tenían ventiladores suficientes.

El gobierno federal declaró a Protocase esencial por su base de clientes en innovación, medicina, aeroespacial y defensa. Más allá de seguir fabricando piezas para clientes, el equipo quiso contribuir: construir un ventilador portátil funcional, fabricable y ensamblable rápido.

El reto

Tras consultar a médicos de urgencias, terapeutas respiratorios, etc., el equipo de I+D mapeó el sistema neumático. Parte crucial: tres tipos de válvulas (válvula de retención, válvula de retención de presión ajustable, solenoide neumático) que, con tuberías ramificadas, forman circuito inhalación/exhalación.

Problema: válvulas comerciales en demanda extrema, cadena de suministro interrumpida.

"Decidimos fabricar las nuestras. Son la versión que podíamos hacer in-house rápido sin lidiar con plazos de entrega." — Justin Lewis, Ingeniero Mecánico I+D.

Diseños rápidos: criterios funcionales de médicos + presiones/flujos derivados del diseño neumático global.

"Es Lego industrial. Bloques básicos bien definidos, ensamblados en orden correcto." — Justin Lewis.

Validación con impresión 3D

Diseños y requisitos claros → prototipos en impresión 3D para validar dimensiones y verificar cálculos de presión/flujo.

"El mecanizado es sustancialmente más largo. Imprimir 3D primero para confirmar specs es clave." — Jordan Rose, Ingeniero Mecánico I+D.

"La impresión 3D validó todo el esquema. Permitió montar todo y decir 'OK, esto funciona' antes de invertir tiempo/dinero en piezas mecanizadas." — Justin Lewis.

Iteraciones

• Válvula de retención y ajustable: varias iteraciones 3D para simplificar y asegurar funcionamiento.
• Ejemplo: válvula ajustable inicial tenía jefe circular en un lado → se pasó a tubo recto para evitar problemas de soporte superficial y encaje de manguera.
• Clave: sellado correcto y muelles adecuados.

Solenoide neumático: no impreso en 3D

• Interior complejo con múltiples cámaras → no factible en 3D.
• Sellado de eje difícil en material 3D. Fresado (CNC) → acabado perfecto + eje ajustado → sellado correcto.
• Incluye: torno CNC, fresado, chapa, pieza 3D, junta. Junta de goma cortada con router CNC como vejiga de válvula.

Lecciones y futuro

• Impresión 3D primero = ahorro crítico de tiempo/dinero. Permitió ajustes de layout sin mecanizar bloques caros.
• Versión final mecanizada puede no ser la más estilizada, pero diseñada bien dentro de capacidades para producir miles rápido si fuera necesario.
• Reflexión: sistema eléctrico habría sido mejor (control por software). Solenoide eléctrico no disponible entonces; ahora sí.
• Proyecto catalizador: equipo I+D ahora funciona como equipo unido, metas compartidas, "tratar cada proyecto como emergencia".

Web, blog y contacto: info@protocase.com.