Las piezas impresas en 3D se pueden mejorar mediante el uso de juntas de conexión y piezas entrelazadas dentro del diseño, pero pueden ser difíciles de imprimir en 3D dimensionalmente. Después de tener algunas fallas con la impresión 3D de estas piezas, decidí escribir un artículo sobre cómo imprimirlas en 3D correctamente.
Para imprimir en 3D uniones de conexión y piezas entrelazadas, debe asegurarse de que su impresora esté calibrada correctamente para que no se extruya por debajo o por encima, lo que permite una mejor precisión dimensional. Desea dejar una cantidad adecuada de espacio y espacio libre entre las dos partes. Utilice prueba y error para obtener mejores resultados.
Además, para imprimir estas piezas con éxito, también deberá seguir algunos consejos de diseño importantes si está creando estos modelos usted mismo.
Esta es la respuesta básica sobre cómo imprimir en 3D uniones y piezas de conexión, pero hay más información y consejos de diseño que encontrará útiles en este artículo. Entonces, sigue leyendo para saber más.
¿Qué son las articulaciones?
Para explicar mejor qué son las juntas, tomemos esta definición de la carpintería. Las articulaciones son un lugar donde dos o más partes se unen para formar un objeto más grande y complejo.
Aunque esta definición proviene de la carpintería, todavía tiene validez para la impresión 3D. Esto se debe a que usamos juntas en la impresión 3D para unir dos o más partes para crear un objeto más grande con una funcionalidad más compleja.
Por ejemplo, puede utilizar uniones como punto de conexión para ensamblar varias piezas en un conjunto. Puede usarlos para unir piezas demasiado grandes para imprimirlas en su cama de impresión 3D como un solo objeto.
Incluso puede usarlos como un medio para permitir cierto movimiento entre dos partes que de otro modo serían rígidas. Entonces, puede ver que las articulaciones son una excelente manera de ampliar sus horizontes creativos en la impresión 3D.
¿Qué tipos de juntas impresas en 3D existen?
Gracias a los artistas 3D que siguen superando los límites del diseño, hay muchos tipos de juntas que se pueden imprimir en 3D.
Podemos dividirlos libremente en dos categorías; Juntas entrelazadas y juntas a presión. Mirémoslos.
Juntas entrelazadas
Las juntas entrelazadas son populares no solo en la carpintería y la impresión 3D, sino también en la mampostería. Estas juntas se basan en la fuerza de fricción entre dos partes acopladas para sostener la junta.
El diseño de una junta entrelazada requiere una protuberancia en una parte. Por otra parte, existe una ranura o ranura donde encaja el saliente.
La fuerza de fricción entre ambas partes mantiene la unión en su lugar, lo que generalmente reduce el movimiento entre las dos partes, por lo que la conexión es estrecha.
Junta de caja
La junta de caja es una de las juntas entrelazadas más simples. Una parte tiene una serie de proyecciones en forma de caja en forma de dedos en su extremo. Por otra parte, hay huecos en forma de caja o agujeros para que encajen las proyecciones. Luego puede unir ambos extremos para una unión sin costuras.
A continuación se muestra un excelente ejemplo de una junta de caja entrelazada que le resultaría muy difícil desarmar.
Junta de cola de milano
La junta de cola de milano es una ligera variación de la junta de caja. En lugar de proyecciones en forma de caja, su perfil tiene más una forma de cuña que se asemeja a la cola de una paloma. Las proyecciones en forma de cuña ofrecen un ajuste mejor y más ajustado debido al aumento de la fricción.
Aquí hay una unión de cola de milano en acción con la Impossible Dovetail Box de Thingiverse.
Juntas de lengüeta y ranura
Las juntas machihembradas son otra variación de la junta de caja. Podemos utilizar esta junta para conexiones que necesiten un mecanismo de deslizamiento y otros movimientos en una dirección.
Los perfiles de sus puntos de unión son iguales a los de las juntas en cajón o en cola de milano. Sin embargo, en este caso, los perfiles están más extendidos, dando a las partes acopladas una relativa libertad para deslizarse entre sí.
Puede encontrar una excelente implementación de estas uniones en los muy populares cajones hexagonales modulares llamados The HIVE.
Como puede ver, los compartimentos naranjas se deslizan dentro de los contenedores blancos, produciendo una unión machihembrada que tiene el propósito de necesitar los movimientos direccionales.
Tiene sentido imprimir piezas deslizantes en 3D para ciertos diseños, por lo que realmente depende del proyecto y la operación en general.
Juntas a presión
Las juntas de encaje a presión son una de las mejores opciones de conexión para plásticos u objetos impresos en 3D.
Están formados por romper o doblar las partes de acoplamiento en una posición en la que se mantienen en su lugar por la interferencia entre las características de enclavamiento.
Por lo tanto, debe diseñar estas características entrelazadas para que sean lo suficientemente flexibles como para resistir la tensión de la flexión. Pero, por otro lado, también deben ser lo suficientemente rígidos para mantener la unión en su lugar después de conectar las partes.
Ajustes a presión en voladizo
El ajuste a presión en voladizo utiliza un conector en forma de gancho en el extremo de una viga delgada de una de las partes. Lo aprietas o desvías y lo insertas en el espacio creado para sujetarlo.
Esta otra parte tiene un rebaje en el que el conector en forma de gancho se desliza y encaja para crear la junta. Una vez que el conector en forma de gancho se desliza dentro de la cavidad, recupera su forma original, asegurando un ajuste perfecto.
Un ejemplo de esto serían muchos diseños de ajuste a presión que ve en Thingiverse como el dirigible Modular Snap-Fit. Tiene las partes diseñadas de tal manera que puede encajar las partes en su lugar en lugar de tener que pegarlas.
El siguiente video muestra un excelente tutorial sobre cómo crear estuches fáciles de ajustar en Fusion 360.
Ajustes a presión anulares
Las juntas anulares a presión se utilizan comúnmente en piezas con perfiles circulares. Por ejemplo, un componente puede tener una arista que sobresale de su circunferencia, mientras que su parte correspondiente tiene una ranura cortada en su borde.
Cuando presiona ambas partes juntas durante el ensamblaje, una parte se desvía y se ensancha hasta que la cresta encuentra la ranura. Una vez que la cresta encuentra la ranura, la parte que se desvía vuelve a su tamaño original y la junta está completa.
Los ejemplos de juntas anulares de encaje a presión incluyen juntas de rótula, tapas de bolígrafos, etc.
El siguiente video es un ejemplo de cómo funciona una rótula.
Ajustes a presión torsionales
Estos tipos de juntas de encaje a presión utilizan la flexibilidad de los plásticos. Funcionan de manera a un pestillo. Un conector en forma de gancho con un extremo libre mantiene unidas las dos partes enganchándose a una protuberancia en la otra parte.
Para soltar esta unión, puede presionar el extremo libre del conector en forma de gancho. Otros tipos notables de conexiones y uniones que puede imprimir en 3D incluyen bisagras, uniones atornilladas, uniones de canalones, etc.
Maker’s Muse repasa cómo diseñar bisagras imprimibles en 3D.
¿Cómo se imprimen en 3D juntas y piezas de conexión?
En términos generales, puede imprimir juntas y piezas en 3D de dos maneras. Éstos incluyen:
- Impresión in situ (juntas cautivas)
- Impresión separada
Echemos un vistazo más de cerca a estos métodos.
Impresión en el lugar
La impresión in situ implica la impresión de todas las piezas conectadas y juntas juntas en su estado ensamblado. Como dice el nombre «juntas cautivas», estas partes se unen desde el principio y, a menudo, la mayoría no se pueden quitar.
Puede imprimir en 3D juntas y piezas de conexión en su lugar utilizando un pequeño espacio libre entre los componentes. El espacio entre ellos debilita las capas entre las piezas en la unión.
Entonces, después de la impresión, puede torcer y romper fácilmente las capas para obtener una junta completamente móvil. Con este método, puede diseñar e imprimir bisagras, rótulas, rótulas, rótulas, tornillos, etc.
Puedes ver este diseño en la práctica en el siguiente video. He hecho algunos modelos que tienen este diseño y funciona muy bien.
Hablaré más sobre cómo diseñar uniones in situ en una sección posterior.
También puede imprimirlos utilizando estructuras de soporte solubles. Después de la impresión, puede quitar las estructuras de soporte utilizando la solución adecuada.
Impresión separada
Este método consiste en imprimir todas las piezas del conjunto de forma individual y ensamblarlas después. El método separado suele ser más fácil de implementar que el método de impresión en el lugar.
Puede usar este método para juntas de torsión, voladizas y algunas anulares de encaje a presión.
Sin embargo, carece de la libertad de diseño que ofrece el método de impresión en el lugar. El uso de este método también aumenta el tiempo de impresión y el tiempo de montaje.
En la siguiente sección, veremos cómo diseñar e implementar adecuadamente ambos métodos para imprimir juntas.
Consejos para la impresión 3D de juntas y piezas de conexión
La impresión de juntas y piezas de conexión puede ser bastante complicada. Por lo tanto, he reunido algunos consejos y trucos para ayudarlo a que el proceso transcurra sin problemas.
Una impresión 3D exitosa depende tanto del diseño como de la impresora. Entonces, dividiré los consejos en dos secciones; uno para el diseño y otro para la imprenta.
Vamos a sumergirnos en eso.
Consejos de diseño para unir juntas y piezas entrelazadas
Seleccione el espacio libre adecuado
La holgura es el espacio entre las partes acopladas. Es vital, especialmente si está imprimiendo las piezas en su lugar.
Los usuarios más experimentados recomiendan un espacio libre de 0,3 mm para empezar. Sin embargo, puede experimentar dentro del rango de 0,2 mm y 0,6 mm para encontrar lo que funciona mejor para usted.
Una buena regla general es usar el doble del grosor de la capa con la que está imprimiendo como espacio libre.
La holgura puede ser comprensiblemente pequeña cuando se imprimen juntas entrelazadas como colas de milano que no permiten el movimiento relativo. Sin embargo, si está imprimiendo una pieza como una rótula o una bisagra que requiere un movimiento relativo, debe usar la tolerancia adecuada.
La selección de una holgura adecuada tiene en cuenta la tolerancia del material y garantiza que todas las piezas encajen correctamente después de la impresión.
Usar redondeos y chaflanes
Los conectores largos y delgados en uniones a presión en voladizo y torsión a menudo se ven sometidos a mucha tensión durante la unión. Debido a la presión, las esquinas afiladas en su base o cabeza a menudo pueden servir como puntos de inflamación o puntos focales para grietas y fracturas.
Por lo tanto, es una buena práctica de diseño eliminar estas esquinas afiladas mediante empalmes y chaflanes. Además, estos bordes redondeados brindan una mejor resistencia contra grietas y fracturas.
Imprimir conectores con 100 % de relleno
Como mencioné anteriormente, los conectores o clips en algunas uniones experimentan una gran tensión durante el proceso de unión. Imprimirlos con un 100 % de relleno les otorga mayor resistencia y resiliencia para soportar estas fuerzas. Algunos materiales también son más flexibles que otros, como el nailon o el PETG.
Use un ancho adecuado para los clips de conexión
Aumentar el tamaño de estos clips en la dirección Z ayuda a aumentar la rigidez y la fuerza de la unión. Sus conectores deben tener al menos 5 mm de grosor para obtener los mejores resultados.
No olvide verificar sus espacios libres al sellar
Al escalar un modelo hacia arriba o hacia abajo, los valores de espacio libre también cambian. Esto puede resultar en un ajuste que termina siendo demasiado apretado o demasiado flojo.
Entonces, después de escalar un modelo 3D para imprimir, verifique y devuelva la holgura a sus valores correctos.
Consejos para la impresión 3D de juntas de conexión y piezas entrelazadas
Estos son algunos consejos sobre cómo configurar y calibrar su impresora para obtener la mejor experiencia de impresión.
Verifique la tolerancia de su impresora
Diferentes impresoras 3D tienen diferentes niveles de tolerancia. Entonces, naturalmente, esto influye en el tamaño del espacio libre que elegirá en su diseño.
Además, la configuración de calibración de la impresora y el tipo de materiales que utiliza durante la impresión también determinan la tolerancia y el ajuste finales de las piezas.
Entonces, para evitar ajustes deficientes, recomiendo imprimir un modelo de prueba de tolerancia (Thingiverse). Con este modelo, podrá determinar la tolerancia de su impresora y ajustar su diseño en consecuencia.
También puede obtener la prueba de tolerancia Makers Muse de Gumroad, como se muestra en el video a continuación.
Recomiendo consultar mi artículo sobre Cómo calibrar perfectamente los pasos electrónicos y el caudal de su extrusora para que se encuentre en el camino correcto.
Imprima y pruebe las juntas primero
Imprimir juntas de conexión es bastante difícil y, en ocasiones, puede ser frustrante. Por lo tanto, para evitar perder tiempo y materiales, imprima y pruebe primero las juntas antes de imprimir el modelo completo.
En esta situación, el uso de una impresión de prueba le permitirá probar las tolerancias y ajustarlas en consecuencia antes de imprimir el modelo final. Puede ser una buena idea reducir las cosas para probar si su archivo original es bastante grande.
Use la dirección de construcción correcta
La dirección de la capa determina en gran medida la resistencia de las piezas impresas con FDM.
Para obtener los mejores resultados, imprima las capas de los conectores paralelas a la unión. Entonces, en lugar de construir los conectores verticalmente hacia arriba, constrúyalos horizontalmente a lo largo de la placa de construcción.
Para darle una idea de las diferencias de fuerza que ocurren con la orientación, puede ver el video que imprime pernos y roscas en 3D en diferentes direcciones.
Eso es todo lo que tengo para usted sobre la impresión de juntas de conexión y piezas entrelazadas. Espero que este artículo te ayude a conseguir el porro perfecto y amplíe tu abanico creativo.
¡Buena suerte y feliz impresión!
