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IMPRESIÓN 3D DE JUNTAS DE AJUSTE A PRESIÓN: CÓMO DISEÑARLAS E IMPRIMIRLAS.

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IDEA 1.61.

Las juntas de ajuste a presión son una gran solución para el montaje de piezas. Lea sobre el diseño y la impresión en 3D de juntas de ajuste a presión, y más, en esta guía.

Una conexión (o unión) a presión es una forma sencilla y económica de unir dos piezas de plástico. Suele consistir en una protuberancia y una depresión de acoplamiento, generando una conexión de encaje que a menudo se apoya en piezas que se doblan.

Estas uniones son habituales en las piezas de moldeo por inyección, ya que los termoplásticos ofrecen un buen compromiso entre flexibilidad y rigidez. Las uniones a presión también son excelentes para la impresión 3D, ya que utilizan esencialmente los mismos materiales de moldeo por inyección sin las limitaciones de diseño asociadas.

En este artículo, hablaremos de los tipos de ajuste a presión más comunes y cubriremos algunas buenas prácticas para diseñar e imprimir en 3D estas características.

Principios generales.

Puede utilizar juntas de ajuste a presión para sujetar los recintos (Fuente: Formlabs).

En general, las uniones de ajuste a presión se “encajan” en su sitio mediante algún tipo de flexión. El clip de hebilla de plástico habitual en las mochilas, como se ve en la parte superior de este artículo, es un buen ejemplo de ajuste a presión: El clip “macho” se dobla hacia dentro hasta que se encaja cuando se asegura con el clip “hembra” receptor. A continuación, los componentes de la articulación vuelven a su posición neutra.

Debido a este movimiento de flexión, suele haber una vida útil asociada a los componentes de ajuste a presión, y las piezas impresas en 3D no suelen durar tanto como las piezas moldeadas por inyección. Sin embargo, si se diseñan e imprimen correctamente, pueden durar muchos ciclos.

En cuanto al material, los materiales flexibles como el ABS, el PETG y el nylon son más adecuados para los mecanismos de ajuste a presión que los materiales más frágiles como el PLA y la resina SLA estándar. Sin embargo, es perfectamente posible utilizar estos materiales, especialmente en función del tipo de ajuste a presión.

Hay muchos tipos y geometrías de ajuste a presión que siguen estos principios básicos. En las próximas secciones, entraremos en detalle en las más comunes: cantiléver y anular.

Ajuste a presión en voladizo.

Se trata de una de las uniones a presión más comunes y fáciles de usar en las piezas de plástico (Fuente: Christoph Klahn vía ScienceDirect).

Las juntas de ajuste a presión en voladizo pueden identificarse fácilmente por un voladizo o protuberancia en forma de gancho que se dobla en su lugar. Es una de las juntas de ajuste a presión más versátiles y también la más fácil e intuitiva de utilizar.

Hay muchas variaciones geométricas de los encajes a presión en voladizo, desde los diseños rectos más básicos hasta los más intrincados en forma de curva o de U. Cada tipo de mecanismo tiene sus puntos fuertes y débiles, y la elección final dependerá del material y la aplicación final.

Diseño:

Es necesario tener en cuenta algunas consideraciones a la hora de modelar las juntas de ajuste a presión en voladizo. La anchura del voladizo es una de las más importantes, ya que es un compromiso entre la rigidez y la flexibilidad. Las vigas más gruesas son más difíciles de doblar, pero también son menos propensas a romperse.

Una buena práctica de diseño es reducir la sección transversal de la viga en voladizo hacia su punta, haciéndola más robusta en la base y más delgada en su longitud. El fileteado de la base también es una buena forma de aumentar la resistencia a la rotura sin añadir resistencia a la flexión.

La impresión en 3D.

La impresión de los voladizos en posición vertical aumenta las posibilidades de rotura durante la inserción (Fuente: Markforged).

Para la impresión en 3D de juntas de ajuste a presión en voladizo, la orientación es quizás el ajuste más influyente. Evite imprimir el voladizo en una orientación vertical, ya que las fuerzas de cizallamiento durante la flexión se concentrarán entre las capas, reduciendo significativamente la resistencia de la pieza. (Las piezas impresas en 3D son más fuertes en la dirección de sus líneas de capa).

El clip para bolsos diseñado por el usuario de Thingiverse MasterFX es un buen ejemplo de ajuste a presión en voladizo impreso en 3D, que incluso se dice que funciona con PLA. La hebilla imprimible en 3D de SingerAudio también es esencialmente un mecanismo en voladizo.

Ajuste de presión anular.

Las juntas anulares de ajuste a presión utilizan geometrías de salientes y ranuras (Fuente: Christoph Klahn vía ScienceDirect).

Las juntas anulares de ajuste a presión se utilizan habitualmente en las tapas de bolígrafos y contenedores. Es un tipo de unión que se caracteriza por un saliente continuo y una ranura correspondiente, a veces alrededor de todo el perímetro de las piezas.

Estas juntas son relativamente fáciles de añadir a los diseños y son mucho más duraderas que los mecanismos de ajuste a presión en voladizo, lo que las convierte en una opción perfecta cuando se requieren conexiones ajustadas. Las juntas anulares de ajuste a presión pueden incluso adaptarse para que funcionen como juntas de estanqueidad en las tapas.

Entre las variantes se encuentran las juntas articuladas, como los mecanismos de bola y enchufe, en los que el enchufe es el que se desvía (o dobla) durante la inserción.

Diseño.

Las rótulas son un tipo de encaje anular (Fuente: fozzy13 vía Instructables).

En general, los ajustes anulares a presión suelen ser elementos de bajo perfil que requieren menos esfuerzo de diseño en comparación con los voladizos. Además, estas uniones se corrigen más fácilmente lijando el saliente y la ranura en consecuencia.

No obstante, la geometría del saliente y de la ranura debe tenerse muy en cuenta. Unas ranuras más profundas proporcionarán una unión más firme y dura entre las piezas. Los salientes también deben diseñarse con bordes biselados o fileteados para permitir una inserción más fácil y reducir la necesidad de estructuras de soporte durante la impresión.

Impresión en 3D.

La impresión en 3D de encajes anulares es considerablemente sencilla, a menos que se trate de una junta articulada. Estas juntas móviles pueden ser más exigentes de imprimir y pueden requerir un enfoque de prueba y error.

Asegúrese de consultar los diseños de rótulas del usuario de Cults biglildesign para tener una referencia de las juntas articuladas y el tutorial de Fusion 360 de DreamOnward para diseñar juntas anulares de perímetro completo en cajas cilíndricas y cuadradas.

¡Comienza a crear!.

Las juntas de ajuste a presión son fáciles de usar y muy eficaces si se diseñan e imprimen correctamente (Fuente: Formlabs).

Ahora es el momento de ensuciarse las manos (¿o la impresora?). Los tipos cantiléver y anular son las juntas de ajuste a presión más populares y deberían ser adecuadas para la mayoría de los diseños y aplicaciones imprimibles en 3D.

Para obtener información más detallada sobre las prácticas de diseño, puedes empezar con esta completa guía de Bayer sobre cómo diseñar juntas de ajuste rápido para plásticos en general. Este tutorial de Formlabs también es una gran fuente de información para el diseño de mecanismos de ajuste a presión para cajas de ordenador de una sola placa.

Artículo original disponible en: 3ALLDP.

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