Diseño de piezas para impresión 3D

Una de las opciones que existe para obtener un modelo 3D que deseemos imprimir es diseñar el propio modelo. Si bien el diseño CAD es algo muy extendido y empleado para todo tipo de funcionalidades, es importante resaltar que un buen diseño debe considerar el método de fabricación de la pieza en cuestión. En este post vamos a indicar una serie de pautas que es recomendable seguir para realizar un diseño adecuado de una pieza que va a ser impresa en 3D.

A la hora de pensar en cómo queremos diseñar la pieza deberemos tener en cuenta dos problemas principales de la tecnología FDM: la necesidad de soportes y la anisotropía inherente al proceso de deposición capa a capa. El primero provoca un peor acabado superficial, mientras que el segundo hace que las propiedades mecánicas en el eje vertical sean muy bajas. Por lo tanto, en nuestro diseño trataremos de minimizar la necesidad de soportes y la solicitación de la pieza en el eje Z.

A continuación presentamos cinco consejos que nos ayudarán a obtener un diseño adaptado a su impresión mediante FDM:

  1. Buscar que tenga una base plana. Esto permite reducir la necesidad de soportes y favorece la impresión en las capas superiores, ya que la adhesión a la cama será mejor y se tendrá una base más robusta.
  2. Orientación de la pieza. Es una de las primeras cosas en las que caemos en la cuenta cuando nos adentramos en la impresión 3D. En FDM, las piezas se imprimen de abajo arriba sobre una plataforma vacía. Esto supone que debemos considerar el efecto de la gravedad en el diseño de la pieza y buscar un diseño “amable” para su impresión capa a capa. Igualmente, para evitar el problema de anisotropía en el eje Z, deberemos considerar que la mayor solicitación mecánica de la pieza sea en el plano XY y no en uno vertical.
  3. Evitar los voladizos. Los voladizos son el enemigo número uno del FDM, puesto que requieren de soportes y son más difíciles de imprimir. Deberemos tratar de hacer diseños cuyas partes en voladizo no superen los 45º de inclinación; ángulo máximo de impresión sin soportes.
  4. Cuidado con los puentes. Al igual que los voladizos, los puentes suponen un problema para una impresora de FDM. Para poder imprimirlos, el slicer detecta la presencia de un “puente” y aumenta la velocidad y la potencia del ventilador de capa para estirar el material y que no se caiga de un punto a otro. Esto permite construirlos, pero el acabado es peor y pueden quedar hilos colgando. Por lo tanto, deberemos evitar diseñar una pieza con puentes en la medida de lo posible.
  5. Considerar las tolerancias. A la hora de diseñar una pieza es importante conocer las tolerancias de la máquina que la va a imprimir. Distinguiremos entre la tolerancia en el eje Z y la tolerancia en los ejes X e Y. Como norma general, en FDM la tolerancia máxima en el eje Z es de 0,05 mm. En los ejes X e Y influye el tamaño de la boquilla de extrusión. Para una boquilla de 0,4 mm, dado que el software considera el punto central a la hora de construir una pieza, tendremos una tolerancia de 0,2 mm a cada lado. Sin embargo, el plástico se expande, por lo que existirá cierta variabilidad dependiente del material e incluso del pigmento de este. Como medida preventiva, se recomienda considerar una tolerancia de 0,25 mm a cada lado.

Estas recomendaciones forman parte del principio “Think layer by layer” extendido en la comunidad maker de impresión 3D. Tenerlos en cuenta nos permitirá lograr una mayor probabilidad de acierto en nuestras impresiones.

Diseña pensando capa a capa y aprovecha las ventajas de la impresión 3D

Author: Juan

Ingeniero en Organización Industrial y titulado en el Máster en Dirección de Proyectos por la Universidad de Valladolid. Técnico de proyecto en CGProtec y colaborador en el campo de la Dirección de Proyectos y de la Impresión 3D con BPMSat y el GIR INSISOC.

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