Cómo diseñar piezas entrelazadas para impresión 3D

imprint3d cuenta con publicidad y gana dinero con clics, comisiones por ventas y otras formas.

A pesar de que la impresión 3D es una de las tecnologías de fabricación aditiva más versátiles disponibles en la actualidad, todavía tiene varias limitaciones. Sí, puedes crear casi cualquier cosa en una impresora 3D, siempre que encaje en una plataforma de construcción y que tu impresora 3D pueda manejar tu material de filamento.

La buena noticia es que hay un par de formas de solucionar estas limitaciones. Entre los usuarios experimentados de impresoras 3D, una práctica favorita es dividir un modelo en partes separadas entrelazadas. ¿Cuál es el punto de pasar por esta complejidad? ¿Existen prácticas recomendadas para garantizar que las piezas entrelazadas encajen de forma segura y cómoda?

¿Por qué hacer un diseño con piezas entrelazadas?

Para ser honesto, dividir su modelo en partes separadas y más pequeñas y diseñar uniones entrelazadas para cada una de ellas hace que su diseño sea un poco más complejo. También lleva más tiempo imprimir y consume más filamento. ¿Cuál es el punto de llegar a este compromiso, de todos modos?

1. Imprime objetos grandes

La razón más común por la que los profesionales de la impresión 3D dividen sus modelos en partes interconectadas es si pretenden imprimir un diseño que es demasiado grande para imprimirlo todo a la vez. Si bien también es posible simplemente cortar los modelos en piezas más pequeñas y volver a pegarlas una vez que haya terminado de imprimir, tener piezas entrelazadas le da a su ensamblaje de varias partes un nivel mucho mayor de durabilidad.

2. Imprime con soportes mínimos

Las estructuras de soporte son habituales cuando se trata de impresión 3D, pero no hay duda de que suponen un enorme desperdicio de filamento. Si esto no es un problema, puede continuar e imprimir su modelo tal como está. Sin embargo, podría haber una manera de minimizar la cantidad de filamento que entra en las estructuras de soporte dividiendo el modelo en partes más pequeñas.

3. Realiza estampados con varios materiales o colores.

Algunas impresoras de alta gama vienen con un sistema de doble extrusor, lo que le permite imprimir objetos fabricados con dos filamentos diferentes. Si este es un lujo que no tienes, entonces está perfectamente bien dividir tu modelo en diferentes partes para poder usar diferentes materiales de filamento. Lo bueno de este método es que no hay restricción en la cantidad de filamentos diferentes que puedes usar: ¡puedes volverte loco y usar diez filamentos diferentes!

Una vez que comprenda que siempre es posible dividir el modelo con el que está trabajando en diferentes partes, podrá abrir todo un mundo de opciones para su proyecto de impresión 3D. La mejora en la libertad de diseño es sorprendente y nunca volverás a esa mentalidad de una sola pieza.

Tipos de conexiones entrelazadas

La parte difícil de modificar modelos para que tengan piezas entrelazadas es que no existe una función de un solo botón en el software de diseño 3D. En su lugar, tendrás que elegir un punto en el que quieras dividir tu modelo y agregar las modificaciones necesarias tú mismo. Sin embargo, no es tan difícil. Con un poco de práctica, podrás agregar conexiones entrelazadas en tus modelos en unos minutos.

Los siguientes son algunos de los métodos más utilizados para crear una conexión entrelazada. El mejor método puede variar según la geometría de su modelo o el uso previsto de su objeto impreso en 3D.

1. Pasador y cavidad

Este método, la conexión entrelazada más simple, simplemente crea un cilindro delgado en una mitad de la conexión y una cavidad de tamaño similar en la otra. Los detalles del proceso pueden variar entre diferentes plataformas de software, pero el principio básico es el mismo: haga una división en su diseño, agregue un cilindro a una mitad, agregue un modificador booleano al mismo cilindro y aplíquelo a la otra mitad.

Al realizar este método para crear uniones entrelazadas, tenga siempre en cuenta respetar la tolerancia de su impresora. Entraremos en más detalles sobre esto más adelante, pero la tolerancia es básicamente una medida de qué tan precisos serán los objetos que salen de su impresora 3D con respecto a las medidas que ha establecido en el software de corte. Lo que esto significa es que no se puede esperar que una clavija redonda encaje perfectamente en un agujero redondo de exactamente el mismo tamaño. En su lugar, necesitarás expandir el agujero lo suficiente para que la clavija encaje cómodamente.

También vale la pena señalar que el uso de un conector cilíndrico permite que las piezas contiguas giren alrededor de la junta. Dependiendo de su diseño, esta puede ser una característica deseable o no. Si desea que las partes de su modelo sean rígidas una vez unidas, puede construir una conexión usando una clavija cuadrada.

Otra cosa que notará acerca de una conexión de pasador y cavidad es que las piezas son fáciles de separar así como de unir. Si desea una conexión más permanente, deberá aplicar un adhesivo a la conexión superpuesta. Sin embargo, si desea una conexión que permanezca fija sin ser permanente, entonces lo que está buscando puede ser una conexión de ajuste rápido.

2. cola de milano

Una conexión de cola de milano es un tipo de conexión entrelazada que es muy estable pero fácilmente extraíble. Tomando su nombre de la forma de los conectores, una conexión de cola de milano es similar a la que se encuentra en los rompecabezas. No son precisamente los más versátiles ya que se utilizan mejor en objetos planos y delgados.

Una conexión de cola de milano proporciona mucho contacto entre las dos partes que une. El aumento resultante de la fricción hace que las conexiones en cola de milano sean muy difíciles de romper. De hecho, las conexiones en cola de milano son prácticamente imposibles de separar mediante fuerzas de tensión. El área de contacto aumentada también es excelente para aplicar adhesivos.

3. Ajustes a presión en voladizo

Las conexiones a presión no son nada nuevo. De hecho, probablemente los encuentres varias veces al día. Como su nombre lo indica, una conexión a presión contiene una pieza que se «encaja» en su lugar para crear una conexión firme pero temporal. Dado que están prácticamente en todas partes, el montaje y desmontaje de las uniones a presión se ha vuelto intuitivo para la mayoría de las personas.

La unión de encaje a presión más común es el voladizo: una viga estrecha con una protuberancia en el extremo, como un gancho o un cordón. El extremo que sobresale se inserta en una ranura recortada en la otra mitad de la conexión. Una vez que la protuberancia se ha insertado completamente, vuelve a encajar en su lugar y bloquea las dos mitades de la conexión en su lugar.

Es necesario pensar un poco más al diseñar una junta de encaje a presión en voladizo. Las piezas que conectan una unión a presión sufren una cantidad excepcional de tensión durante la inserción, por lo que deben diseñarse teniendo en cuenta la durabilidad y la distribución uniforme de la tensión. Lo peor que podría pasar es que las juntas en voladizo se rompan debido a la tensión excesiva. Hay un par de mejores prácticas que se pueden realizar para lograrlo.

Un buen consejo es realizar juntas de encaje en posición horizontal. Como bien sabrás, la impresión FDM es de naturaleza anisotrópica. Esto significa que los puntos y el eje en el que las capas se unen entre sí son mucho más débiles en comparación con cualquier otra dirección. Al construir sus articulaciones horizontalmente, los puntos débiles de las articulaciones se evitan los niveles más altos de tensión durante la inserción.

Otro remedio fácil es “filetear” la base del voladizo, o darle una base lisa y curva. Puede jugar con el radio del filete, pero cualquier configuración que elija debería dar como resultado una mejor distribución de la tensión.

4. Ajustes a presión anulares

Los encajes anulares son básicamente encajes con un voladizo circular. Un ejemplo común son las tapas de los bolígrafos. Los ajustes anulares a presión no necesitan una viga estrecha y, por lo tanto, son menos propensos a sufrir daños mecánicos. Como se puede ver en los bolígrafos habituales, este tipo de conexión de encaje a presión no se desgasta fácilmente incluso con un montaje y desmontaje frecuente y prolongado.

Además de la resistencia mecánica superior de los cierres anulares a presión, también se pueden diseñar para que encajen tan ajustados que se vuelvan efectivamente herméticos. La mayoría de los mismos principios de diseño que se recomiendan para los ajustes a presión en voladizo también se aplican a los ajustes a presión anulares, como tener filetes y establecer una dirección de construcción que reduzca la tensión a lo largo de los puntos débiles. Los ajustes a presión se fabrican mejor utilizando un material de filamento que sea a la vez fuerte y flexible, como el nailon.

Cómo determinar la tolerancia de tu impresora 3D

Ya hemos mencionado anteriormente el concepto de «tolerancia», que determina qué tan bien encajarán las piezas entrelazadas entre sí. El sentido común dicta que la cavidad de cualquier conexión entrelazada debe ser ligeramente más grande que el “tapón” sólido. La pregunta es: ¿en cuánto?

Diferentes fuentes recomiendan diferentes valores para la tolerancia de una impresora FDM. Algunos podrían decir que 0,5 milímetros es una buena regla general, mientras que otros afirman que pueden permitir hasta 0,2 milímetros para uniones de ajuste rápido. Con estas afirmaciones contradictorias, ¿cuál debería seguir?

Nuestro consejo: ninguno de ellos. La tolerancia de su impresora depende en gran medida de la configuración de calibración única de su impresora. Los diferentes materiales de filamento también pueden reaccionar de manera diferente durante el enfriamiento, lo que da como resultado diferentes valores de tolerancia.

Para obtener mejores resultados, recomendamos determinar los valores de tolerancia para su combinación específica de impresora y filamento imprimiendo un modelo de prueba de tolerancia simple como este de Thingiverse. El modelo es básicamente una serie de botones con diferentes espacios (de 0 a 0,9 milímetros), y sólo tendrás que comprobar qué valor de espacio proporciona un ajuste lo suficientemente ceñido.

Para ir finalizando

Modificar modelos para que tengan piezas entrelazadas es algo a lo que sólo recurrirían los profesionales de impresión 3D más avanzados. Es una pequeña manera excelente de darle vida a un modelo antiguo, ampliarlo y dividirlo en partes más manejables. También allana el camino para la posibilidad de construir un modelo a partir de diferentes materiales y colores de filamentos.

Si es algo que aún no has probado, te recomendamos que lo pruebes, aunque solo sea por diversión. Diseñar piezas entrelazadas y probar qué tan bien encajan entre sí proporciona mucha información sobre qué tan precisa (o imprecisa) es su impresora. Las conexiones entrelazadas más complicadas, como los ajustes a presión, también requieren mucha práctica para perfeccionarse. ¿Por qué no corriges esos errores ahora para poder perfeccionar el oficio en el futuro?

Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro para la seguridad contra incendios.