Diseño de piezas de encaje impresas en 3D



Muchas personas con las que hablo sobre impresión 3D a menudo me preguntan: “Entonces, ¿qué se puede hacer con una impresora 3D?”; o mejor, “Si obtengo una impresora 3D, ¿puedo hacer algo realmente útil con ella?”

Estas consultas se reducen a la razón fundamental por la que muchos de nosotros entramos en la impresión 3D. Sé que todos queremos “hacer cosas”, pero en todos los casos siempre será mejor si “hacemos cosas cosas útiles”. Esto nos lleva a los conceptos básicos del diseño de productos.

Para hacer “cosas útiles”, la impresión 3D es solo uno de los métodos utilizados para producir piezas o componentes que, una vez ensamblados, dan como resultado un producto completo. Esto no quiere decir que no se pueden hacer productos útiles mediante la impresión de una parte. Muchas veces la mejor o la más elegante solución es la más simple y puede producirse con una sola impresión. Sin embargo, si la solución es más compleja y necesita algunos componentes listos para usar para ser completamente funcional porta tableros electrónicos, arneses de cableado, rodamientos de bolas / hardware, etc., luego el ensamblaje de estos componentes para incluir piezas impresas en 3D se vuelve necesario.

Como parte del concepto de Diseño para la Fabricación (FDM), la impresión para el ensamblaje es un poco de ciencia, parte de matemáticas y una gran dosis de arte. Uno debe comprender cómo se usan los materiales, las propiedades del material, los ajustes y las limitaciones de la impresora. Dominar todos los elementos de diseño e impresión necesarios viene con la práctica, así que no se desanimen si los componentes iniciales no encajan bien o si el resultado final no se “ve bien”. Producir un producto completamente funcional no es una tarea simple y múltiple iteraciones pueden ser necesarias para hacerlo bien.

 

 

En primer lugar, no podemos dejar de enfatizar que uno tiene que ser capaz de diseñar piezas que se puedan imprimir y que puedan ser fácilmente producidas en la impresora disponible. Cada impresora es diferente y lo que puede estar impreso en una impresora puede fallar en otro tipo de impresora. Esto es especialmente cierto cuando se trata de soportes y ángulos estrechos producidos por voladizos y detalles de piezas. Algunas veces es tan simple como el posicionamiento correcto de la parte que se imprimirá, pero todo comienza con el diseño de la pieza y si el componente se puede imprimir.

La siguiente consideración es la elección del material para imprimir las piezas. La mayoría de nosotros usamos ya sea filamento ABS o filamento PLA, pero es posible que necesitemos usar otros materiales como Nylon o PETG para proporcionar resistencia o resistencia térmica al componente. Algunos de estos materiales pueden sufrir transformación durante el proceso de impresión, que incluyen contracción, alabeo o encordado. Estos efectos pueden mitigarse a través de la configuraciones avanzadas del software laminador, pero estos problemas pueden nunca desaparecer por completo. Solo tené en cuenta que la reproducción de la pieza en el software CAD o en el laminador puede ser ligeramente diferente a la parte que sale de la impresora. La forma en que los componentes se combinan a menudo conduce a la mayor frustración para aquellos que desean reproducir diseños únicos de productos.
Los productos son visualmente atractivos y duraderos si los componentes están diseñados para los ajustes adecuados, ajuste deslizante, ajuste de holgura, ajuste de transición o ajuste de interferencia. Cada uno de estos ajustes dicta la tolerancia y la función permitida de la pieza si hubiera movimiento parcial. Estas tolerancias deben incluirse en el diseño inicial para garantizar que las piezas impresas “quepan”. Esta es una práctica estándar para FDM. Tu impresora 3D es una forma de fabricación que el diseñador debe tener en cuenta al considerar las tolerancias y el montaje. Por ejemplo, no debería esperar de manera realista que un cilindro o eje con un diámetro de 16 mm encaje en un orificio de 16 mm de diámetro. El diámetro del cilindro debe ser más pequeño para que encaje fácilmente en el orificio.

 

 

 

Esto también es válido para piezas ensambladas con superposiciones. La porción de la parte que se superpone para el ensamblaje con una parte componente tendrá dimensiones ligeramente mayores que la parte que se conecta con la parte superpuesta. Estas tolerancias son específicas del material y pueden verse afectadas tanto por las propiedades del material como por la precisión de impresión de la máquina.

 

 

 

A partir de la experiencia previa en la práctica de FDM, las piezas mecanizadas suelen tener la mayor precisión. Muchas veces, las dos partes adyacentes se ajustan fácilmente con tolerancias de parte de 0.1 mm. Esto se traduce en la dimensión de conexión de una parte que tiene un valor de 0.1 mm menos que la dimensión de conexión correspondiente de su parte acoplada. Con la impresión 3D, las tolerancias tendrán que ser mucho mayores. He experimentado tolerancias necesarias de hasta 0.8mm dependiendo del material. Como regla general, normalmente permito una diferencia de 0.5-0.6mm cuando imprimo con ABS y Nylon, y aproximadamente una diferencia de 0.3-0.4mm con PLA y PETG. En general, cuanto más pequeñas son las dimensiones de la pieza, más entran en juego estas tolerancias.

Finalmente, las limitaciones de la impresora deben ser consideradas. Si le gustan los prototipos y necesita que las piezas impresas se acerquen a las especificaciones finales de la pieza, puede que sea necesaria una impresora de mayor precisión. Por lo general, las impresoras más caras son las más precisas y tienen una menor variabilidad de una parte a otra. Aquí es donde el arte de la impresión 3D entra en pantalla completa para producir el mejor resultado. Prueba y error para determinar la configuración óptima de la máquina y múltiples iteraciones son clave para una solución de producto exitosa.

Llevar a buen término las ideas y desarrollar un producto útil y deseable nunca ha sido fácil, pero con el advenimiento de la impresión 3D, el desarrollo y la producción ahora han pasado al reino de la posibilidad. La rentabilidad y la versatilidad de producción están ahora en manos del creador y solo están limitadas por la imaginación y la creatividad.

Ahora es el momento de comenzar a producir “cosas útiles”.

Buenas impresiones!

SYS3D

Fuente: MatterHackers.

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