Diseño para impresión 3D: voladizos, puentes y soportes
El FDM construye la pieza capa a capa, y cada capa necesita algo sobre lo que apoyarse. Valor orientativo: los voladizos de hasta unos 45° respecto a la vertical se imprimen sin soporte. Las superficies más inclinadas necesitan material de soporte, que cuesta tiempo, material y repaso y deja una superficie peor.
Por eso redibujamos la geometría para no necesitar soportes. Los chaflanes a 45° sustituyen a los redondeos en la parte inferior, los agujeros horizontales reciben forma de gota arriba y los techos planos grandes se dividen con nervios. Los puentes rectos entre dos apoyos suelen imprimirse sin problema hasta 10–20 mm. Más largos también salen, pero con algo de descuelgue. La orientación correcta en la placa a menudo resuelve más que cualquier cambio de geometría.
Donde el soporte sigue siendo necesario, lo ponemos en superficies que no se ven ni son funcionales. El soporte también puede modelarse como nervios finos que se rompen. Da más control que los soportes automáticos del laminador y deja superficies más limpias.
Espesor de pared y tamaño de los detalles
El espesor mínimo lo marca la boquilla. Con una boquilla de 0,4 mm, una línea mide unos 0,4–0,45 mm de ancho, y una pared duradera debe tener 2–3 líneas, es decir, 0,8–1,2 mm. Las piezas con carga llevan 1,6–2,4 mm, lo que equivale a cuatro a seis perímetros. Las paredes dibujadas como múltiplos exactos del ancho de línea se imprimen más limpias, sin finos rellenos sueltos.
En altura, la resolución depende de la altura de capa, normalmente 0,1–0,3 mm. Una altura de 5,1 mm sale por tanto de 5,0 o 5,2 mm con capas de 0,2 mm. Los agujeros pequeños de menos de 1–2 mm y los textos con trazo de menos de unos 0,5 mm salen borrosos. Por eso los detalles funcionales que deben ser nítidos se dibujan con margen o se taladran después.
Los detalles finos y altos pueden además vibrar cuando pasa la boquilla. Las torres y pivotes estrechos reciben una base más ancha o una estructura auxiliar que se rompe tras imprimir. Así los detalles salen más nítidos y hay menos impresiones fallidas.
Tolerancias y holguras para ajustes
Una impresión FDM mantiene normalmente unas décimas de milímetro, según material, tamaño y dirección. Los agujeros suelen salir algo más pequeños que lo dibujado, porque el círculo se forma con segmentos rectos cortos y el plástico se contrae. La primera capa se aplasta un poco, la llamada «pata de elefante», así que achaflanamos el borde inferior de las piezas que deben encajar.
Para ajustes móviles diseñamos con una holgura orientativa de 0,2–0,4 mm por lado, y para ajustes a presión con 0–0,1 mm. Las articulaciones impresas ya montadas, en print-in-place, llevan 0,3–0,5 mm. Los materiales con contracción, como el ASA y el PA, exigen más. En ajustes críticos imprimimos primero una pequeña probeta con varias holguras y elegimos la que funciona. Las bases de las tolerancias se explican en planos técnicos.
Las medidas también dependen de cómo se coloca la pieza. Un agujero vertical sale más redondo y preciso que uno tumbado. Por eso orientamos las piezas con agujeros importantes hacia arriba, cuando es compatible con los requisitos de resistencia.
Roscas, insertos y uniones atornilladas
Los tornillos directamente en plástico sirven para un montaje puntual, pero la rosca se gasta rápido. Para uniones que se abren a menudo usamos insertos de latón colocados en caliente con un soldador. El agujero sigue las medidas del fabricante del inserto, y el material alrededor del inserto debe tener al menos 1,5–2 mm para no rajarse.
Las alternativas son alojamientos hexagonales para tuercas normales o roscas modeladas. Las roscas modeladas funcionan bien a partir de unos M6 y para roscas gruesas de tapas y botes. Las roscas pequeñas preferimos tallarlas después con macho. Los tornillos autorroscantes para plástico también sirven, si el agujero sigue la recomendación del fabricante y la torreta se une a la pared con nervios. En nuestros utillajes combinamos a menudo insertos con casquillos metálicos donde el desgaste es grande.
Orientación y anisotropía
Una pieza FDM no es igual de fuerte en todas las direcciones. La unión entre capas es más débil que el propio filamento, y la resistencia en vertical suele ser la mitad o menos que en el plano de las capas. Por eso fijamos pronto la dirección de impresión y dibujamos la pieza en consecuencia. Los clips van en el plano de las capas y las torretas se unen a las paredes con nervios.
A veces es mejor dividir una pieza en dos y atornillarla que forzar una mala orientación. Añadimos pasadores y uniones para que las partes se monten correctamente. Si tiene un archivo existente que adaptar, a menudo empezamos por convertir el STL a STEP. Fabricamos nosotros mismos en PLA, PETG, ASA, PA, PC y TPU, y le aconsejamos el material según carga y entorno.
El relleno importa menos de lo que se cree. Con un relleno de 20–40 %, añadir perímetros suele dar más resistencia por gramo que un relleno más denso. Enviamos los ajustes recomendados junto con el archivo, para que la pieza salga igual cada vez que se imprime.
Valores DfAM orientativos para FDM (boquilla 0,4 mm)
| Parámetro | Valor orientativo |
|---|---|
| Voladizo sin soporte | Hasta unos 45° respecto a la vertical |
| Puente sin soporte | Aprox. 10–20 mm sin problemas, más largo con algo de descuelgue |
| Pared mínima | 0,8–1,2 mm (2–3 anchos de línea) |
| Pared para piezas con carga | 1,6–2,4 mm (4–6 perímetros) |
| Altura de capa | 0,1–0,3 mm, normalmente 0,2 mm |
| Holgura en ajuste móvil | 0,2–0,4 mm por lado |
| Ajuste a presión | 0–0,1 mm, probar con probeta |
| Articulación print-in-place | 0,3–0,5 mm de holgura |
| Inserto de latón en caliente | Agujero según el fabricante, material alrededor de al menos 1,5–2 mm |
| Resistencia en vertical | A menudo la mitad o menos que en el plano de las capas |
Valores orientativos para FDM: dependen del material, de los ajustes de impresión y del tamaño de la pieza.
Lo que necesitamos de usted
- Archivo existente (STEP, STL o 3MF) o boceto con medidas
- Qué carga soporta la pieza y en qué dirección
- Qué medidas y ajustes son críticos
- Entorno: temperatura, sol, humedad y productos químicos
- Número de unidades y si la imprimimos nosotros o usted
- Si tiene impresora propia: boquilla, material y volumen de impresión
Ejemplos de encargos
- Pieza redibujada para imprimirse sin soportes
- Bisagra que se imprime ya montada
- Carcasa con insertos en caliente para tornillos
- Bote y tapa con rosca modelada
- Pieza grande dividida con pasadores y colas de milano
- Clip orientado para máxima tenacidad
- Pieza aligerada con nervios en lugar de material macizo
- Utillaje con casquillos metálicos a presión
- Probeta con varias holguras para probar el ajuste
- Conjunto de piezas sustituido por una sola impresión
Qué influye en el precio y el plazo
- Si la pieza se dibuja desde cero o se adapta de un archivo existente
- El número de ajustes, roscas y piezas móviles
- Si la pieza debe dividirse y llevar uniones
- El número de impresiones de prueba para holguras y ajuste
- Las exigencias de resistencia y peso
- Si hay que entregar piezas impresas terminadas
Qué recibe
- STL y 3MF con orientación recomendada
- STEP para cambios futuros
- Recomendación de material y ajustes de impresión
- Lista de insertos y tornillos
- Piezas impresas terminadas por NordiTeq (opcional)
Preguntas frecuentes
¿Qué tolerancia mantiene una impresión 3D?
Una impresión FDM mantiene normalmente unas décimas de milímetro, según material, tamaño y dirección. Para ajustes diseñamos con holgura y probamos con una probeta cuando la medida es crítica.
¿Cuánta holgura hay que dejar entre dos piezas impresas en 3D?
El valor orientativo es 0,2–0,4 mm por lado para piezas que se mueven y 0–0,1 mm para ajuste a presión. Depende del material y de la impresora, así que una probeta con varias holguras es lo más seguro.
¿Qué ángulo se puede imprimir sin soportes?
Unos 45° respecto a la vertical es un valor seguro. Las superficies más inclinadas las redibujamos con chaflanes, agujeros en forma de gota u otra orientación.
¿Cómo se fijan tornillos en una impresión 3D?
Los insertos de latón en caliente son lo más duradero para uniones que se abren a menudo. Los alojamientos para tuercas y las roscas modeladas a partir de unos M6 son alternativas.
¿Por qué se rompen las piezas impresas entre capas?
La unión entre capas es más débil que el propio filamento. Por eso orientamos la pieza para que la carga vaya a lo largo de las capas y reforzamos las transiciones vivas con radios.
¿Pueden imprimirme también la pieza?
Sí. NordiTeq fabrica en FDM, entre otros en PLA, PETG, ASA, PA, PC y TPU. También puede recibir los archivos e imprimir usted mismo.