MMF #5: Dominando la incrustación de componentes en piezas impresas en 3D con impresoras Markforged

Markforged Mechanical Features (MMF) es una serie de publicaciones que destilan mejores prácticas probadas para diseñar componentes de ingeniería convencionales y características mecánicas optimizadas para impresión 3D reforzada con compuestos en máquinas Markforged.

La semana pasada mostramos cómo el sobreimpresión de tuercas puede crear conexiones robustas en piezas de grado industrial. Esta entrada extiende ese concepto demostrando cómo incrustar componentes distintos, o incluso diferentes materiales, directamente en una impresión. La técnica es sencilla: inicie la impresión, pause en una capa predeterminada, inserte el componente, y reanude. La impresora entonces construirá sobre la pieza incrustada.

La incrustación es ideal para integrar electrónica, crear piezas multimaterial, o prototipar componentes de alto coste antes de comprometerse a fabricación a gran escala. Para ilustrar, diseñé un par de alicates 3-en-1 con un cuerpo rígido de Onyx con refuerzo de fibra de vidrio y agarres ergonómicos de nailon.

En este diseño, las mordazas de los alicates se imprimen en Onyx, mientras que los agarres, fabricados en nailon resistente, se insertan durante la pausa. El resultado es una herramienta que se siente sólida pero cómoda.

La incrustación funciona igual que un diseño para ensamblaje: debe crear una cavidad que acomode la pieza que insertará. Aquí tiene una guía paso a paso para modelar e imprimir con componentes incrustados.

Diseñando la cavidad

Comience seleccionando la cara de construcción que expondrá la superficie superior de la cavidad. Para los alicates, la cavidad reside en la parte inferior de los agarres. Cree el hueco restando la pieza incrustada de la geometría anfitriona, asegurando que el techo de la cavidad sea plano. Si la pieza incrustada tiene chaflanes o filetes, elimínelos; la impresora necesita una superficie nivelada para reposar.

Luego, verifique que ninguna porción del componente incrustado se extienda por encima del techo de la cavidad o demasiado cerca del cabezal extrusor. En la Mark Two, la boquilla se sitúa aproximadamente a 35 mm del frente del cabezal de impresión. Partes que sobresalgan en esta zona arriesgan colisión. Posicione la cavidad para que la pieza incrustada proyecte hacia el frente de la impresora, manteniendo el despeje superior sobre 35 mm.

Tras restar, aplique un offset de tolerancia de aproximadamente 0,08 mm en todas las superficies de la cavidad. Este margen garantiza un ajuste a ras cuando la impresión se reanuda, previniendo problemas de adhesión de capa o interferencia mecánica.

Si el techo de la cavidad es irregular, considere añadir un inserto secundario que se conforme a la geometría superior de la pieza incrustada. Esta estrategia, detallada en nuestra publicación anterior de sobreimpresión de tuercas, asegura un ajuste seguro. De lo contrario, inclinar ligeramente el techo por encima del componente puede funcionar, pero puede dejar la pieza ligeramente suelta.

Cuando sea posible, evite material de soporte para mantener la cavidad clara. Si los soportes son inevitables, como para geometrías complejas de agarre, elimínelos antes de insertar el componente; el acoplamiento cinemático de la placa de construcción Markforged hace la retirada sin complicaciones.

Insertando pausas en Eiger

Abra la vista interna de Eiger y añada una pausa justo antes de la capa que comienza el techo de la cavidad. Anote la duración esperada de la pausa para cronometrar su intervención con precisión. Desactivar soportes se recomienda si su diseño no los requiere; si los necesita, pueden eliminarse una vez que la impresión se ha pausado.

Posicione su modelo en la placa de construcción para poder alcanzar la cavidad rápidamente. Para los alicates, la cavidad está cerca del frente, permitiendo inserción rápida del conjunto de mordazas.

Añadiendo el componente

El tiempo es crítico. La impresora Markforged es una máquina FFF: el filamento calienta, extruye y luego enfría, causando ligera contracción. Si la pausa es demasiado larga, la capa previa puede perder adhesión, debilitando la impresión. Trabaje rápido, idealmente dentro de la ventana de pausa que anotó en Eiger.

Cuando la cavidad requiere soportes, como el fondo de agarre complejo, elimínelos inmediatamente después de que la impresión se pause y antes de insertar la pieza. La placa de construcción cinemática entonces retorna a su posición original, lista para la impresión reanudada.

Inserte el componente a ras con, o ligeramente por debajo de, la capa pausada. Una pieza elevada puede causar atasco del cabezal de impresión o obstrucción de filamento, arruinando la impresión.

Una vez la pieza está asentada, reanude la impresión. La placa de construcción de Markforged se bloqueará de nuevo en su lugar automáticamente, y la impresora continuará depositando material sobre la pieza incrustada.

Si el componente incrustado no es una impresión Markforged, aplique una capa fina del adhesivo estándar de placa de construcción de la impresora en la superficie superior de la cavidad antes de la inserción. Este adhesivo mejora la adhesión entre el agarre de nailon y la estructura subyacente.

Tras imprimir dos alicates e instalar un pequeño pasador en la articulación, el resultado final es una herramienta funcional con mordazas intercambiables y agarres ergonómicos, totalmente integrados en una sola construcción.

Archivos para descarga:

Alicates y pasador MFP (Onyx + fibra de vidrio)

Agarres MFP (Nailon)

Mordaza personalizada MFP (Nailon)

Alicates STL

Pasador STL

Agarrre STL

Mordaza personalizada STL

Otras aplicaciones

La sobreimpresión desbloquea una amplia gama de posibilidades: desde ensamblajes electromecánicos totalmente integrados a prototipos multimaterial y piezas sobremoldeadas. Ya sea incrustando tuercas ocultas, rodamientos o electrónica, los mismos principios de diseño de cavidad se aplican. Comparta sus propios proyectos en Twitter, Instagram o Facebook para unirse a la comunidad.