Cómo construir bisagras 3D duraderas para prototipos precisos

El prototipado a través de fabricación aditiva le permite ver el ensamblaje completo en condiciones de funcionamiento y hacer ajustes donde sea necesario. Sin embargo, una bisagra impresa en 3D trae algunas complejidades a la configuración aunque las bisagras vivas sean un concepto bastante simple.

Hay formas de sortearlo usando cintas o ensamblando componentes más pequeños. Sin embargo, no son tan efectivas como imprimir la pieza completa junta. Los prototipos en esos casos tampoco son precisamente como su producto final.

Imprimir la bisagra en 3D es una excelente, aunque complicada, alternativa que asegura que sus prototipos sean perfectos. Aunque es difícil, todavía hay formas para que usted asegure obtener los mejores resultados.

Este artículo echará un vistazo a las mejores prácticas para desarrollar excelentes bisagras impresas en 3D que funcionen bien y aseguren que sus prototipos sean exactamente lo que necesita.

Bisagras impresas en 3D: Una breve descripción

Las bisagras vivas son uno de los elementos mecánicos más simples que conectan dos partes rígidas. Desde las cosas más pequeñas como sus puertas hasta una configuración industrial elaborada, encontrará bisagras en todas partes.

Las bisagras impresas son exactamente lo que sus nombres sugieren. Operan de la misma manera también, sin embargo, la diferencia está en su diseño. Construir una bisagra que replique exactamente la pieza original en el prototipo es desafiante, pero tendrá que usar los materiales y técnicas correctos.

Como regla general, es importante recordar que cualquier componente móvil impreso en 3D, incluyendo bisagras vivas, requiere espacios de aire. Necesitará agregar estos espacios de aire o espacios negativos en su diseño para los prototipos más realistas.

Sin embargo, habrá muchas instancias donde necesitará modificar su diseño un poco para hacerlo adecuado para moldeo por inyección o cualquier otro proceso de fabricación que seleccione.

Las ventajas de imprimir una bisagra en 3D para prototipado

Las bisagras son una gran solución si busca una solución viable y de bajo costo para unir dos partes rígidas. Ofrecen una conexión segura y funcional con la flexibilidad para abrir y cerrar cosas.

Las bisagras impresas en 3D vienen con el mismo conjunto de ventajas que cualquier bisagra. Dependiendo de la aplicación, optará por imprimir una bisagra en partes o imprimirla completa junta. Ambas son formas viables, pero la última es mejor. Aquí hay algunas razones por qué.

1 – Costos reducidos

Las bisagras vivas son bastante simples en su operación. Imprimir la cosa completa junta en lugar de partes separadas reduce los costos generales. Si confía en un servicio de impresión 3D, entonces sabrá lo importante que es reducir los costos de impresión 3D tanto como sea posible al enfocarse en todos los factores determinantes.

No tiene que gastar tiempo en ensamblaje u otros post-procesos. Sin embargo, necesitará un poco más de tiempo durante la fase de diseño ya que las bisagras tienen diferentes requisitos de diseño.

2 – Durabilidad mejorada

Las bisagras necesitan abrir y cerrar repetidamente. Imprimir las estructuras generales le da la durabilidad extra que necesita para asegurar que su prototipo permanezca en la condición perfecta que necesita.

3 – Mejor apariencia

Finalmente, puede necesitar presentar su prototipo frente a inversores o su jefe. Así que, una bisagra adecuada con excelentes acabados superficiales da la imagen real del diseño y simplemente se ve mejor que cualquier otra solución regular al mismo tiempo. ¿No es eso excelente?

7 formas de desarrollar la mejor bisagra impresa en 3D para cualquier prototipo

Ahora que conoce los conceptos básicos de una bisagra impresa, la siguiente pregunta es cómo hacer una. Es importante reiterar una vez más que imprimir una bisagra en 3D es un poco complejo a pesar de la simplicidad del componente en sí.

Así que hay varios factores a considerar cuando decide iniciar el proceso de impresión para la bisagra viva. Algunos de ellos son el diseño en sí, sus dimensiones, el material, la orientación, el proceso y los post-procesos que haga. Echemos un vistazo a cada uno en detalle.

1 – El diseño de la bisagra impresa en 3D

Antes de aprender cómo imprimir una bisagra en 3D, necesita conocer sus elementos de diseño. Los requisitos de diseño para bisagras impresas son muy similares a los regulares. Necesita seleccionar un radio inferior apropiado y un receso más ajustado para las mejores operaciones.

El diseño dicta la cantidad de estrés en su bisagra viva. Cuanto más estrés en ella, antes fallará. Así que necesita tener cuidado al respecto.

2 – Grosor de la bisagra

El grosor es otro parámetro que necesita considerar durante la fase de producción. Las bisagras deberían tener un máximo de 2 contornos ya que ayuda con el proceso de impresión.

Generalmente, hay una relación directa entre el grosor de la pared de la bisagra 3D y el número de ciclos antes de fallar. Sin embargo, necesita tener cuidado sobre la dificultad en la fabricación y los esfuerzos de tracción, que también aumentan con el grosor del material.

3 – Propiedades del material

Las bisagras requieren resistencia, durabilidad y flexibilidad. Cualquier material que elija necesita tener alta resistencia al impacto y las propiedades de material apropiadas según operaciones repetidas sin ningún miedo.

4 – La impresora correcta para el trabajo

No todas las impresoras 3D son iguales. Los expertos saben que diferentes tipos de impresoras funcionan bien con diferentes tipos de materiales y diseños. Como diseñador, necesita asegurar que está usando la mejor combinación para excelentes resultados.

La impresora correcta le dará el mejor costo y versatilidad. Las bisagras impresas o cualquier otro prototipo de impresión 3D tienen una ventaja inherente. Puede probar numerosas iteraciones y variaciones del diseño sin ninguna configuración adicional. Por lo tanto, la impresora que seleccione también debería tener las características requeridas que necesita.

5 – Orientación de impresión

Dependiendo del tipo de impresora que esté usando, necesitará tener cuidado sobre el plano que seleccione. Por ejemplo, las impresoras FDM con piezas en el plano horizontal entregan más resistencia. Durante la fase de impresión, necesitará tener cuidado sobre la configuración y calibraciones que seleccione. De lo contrario, su bisagra no será tan efectiva.

6 – Proceso de impresión 3D

Junto con los procesos y material, también necesita tener cuidado sobre la tecnología que seleccione. Diferentes reglas de diseño se aplican y los siguientes procesos de impresión 3D funcionan mejor con bisagras vivas.

1. Modelado por Deposición Fundida (FDM)
2. Sinterizado Selectivo por Láser (SLS)
3. Material Jetting (Inyección de material)

7 – Post-procesamiento

Generalmente, los materiales impresos en 3D no necesitan post-procesamiento. Sin embargo, puede aumentar las propiedades de fatiga mediante recocido después del proceso de impresión.

El recocido es un proceso simple donde calienta el material hasta que se vuelve flexible. Una vez que alcanza esa temperatura, necesitará esperar a que se enfríe. Hágalo múltiples veces y su bisagra impresa podrá soportar más carga y entregar mejores resultados.

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Ejemplos de bisagras impresas en 3D

Ahora que conoce los beneficios de imprimir una bisagra en 3D, es hora de ver algunas variaciones populares que puede obtener de una bisagra impresa en 3D. Algunas de ellas son prototipos reales mientras que otras son simples pruebas de concepto.

Aquí están las 5 principales variaciones de diseños de bisagras impresas.

La bisagra paramétrica

La bisagra paramétrica es quizás la más simple, yet la variación más versátil que existe. Puede encontrarla en sus puertas o en cualquier otro ensamblaje donde necesite conectar dos elementos rígidos.

Para bisagras impresas en 3D, esta variación requiere delicadeza y las características técnicas correctas. Hágalo bien y puede ayudar en prototipado e incluso usarla para reforzar o reemplazar las bisagras defectuosas en sus aplicaciones cotidianas.

Clip para bolsas

Este es otro artículo común con un diseño extremadamente simple y una plétora de aplicaciones domésticas. Es una pieza plegable simple que va encima de una bolsa abierta para sellarla de nuevo. El único hilo en el clip de bolsa le permite almacenar artículos de comida esenciales de una manera que retenga su frescura por más tiempo.

Caja con bisagra

Esta prueba de concepto tiene numerosas aplicaciones en la industria del consumidor debido a su potencial de empaque. Sin embargo, las aplicaciones de bisagras son bastante limitadas en este dominio.

Robot articulado

Esta es otra aplicación de bisagra con mucha versatilidad. Puede combinar juntas esféricas y bisagras para construir múltiples artículos incluyendo el diseño de un robot o figuritas.

Cadenas portacables

Las cadenas portacables comprenden numerosas bisagras unidas y tienen múltiples aplicaciones en maquinaria industrial, ascensores, etc. Prototiparlas con bisagras impresas en 3D puede ayudarle a perfeccionar el diseño y asegurar su viabilidad.

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Preguntas frecuentes sobre impresión 3D de bisagras vivas

¿Puedo imprimir piezas que se muevan en 3D?

Sí, absolutamente. Es más que posible imprimir piezas móviles en 3D. Puede imprimir sus partes por separado y ensamblarlas después o imprimir todo de una vez. El enfoque depende de múltiples factores como la complejidad de su diseño, propiedades del material, capacidades de la impresora, y mucho más.

¿Por qué son importantes las bisagras impresas en 3D?

Generalmente, una bisagra o cualquier otro diseño le ayuda a prototipar efectivamente. Puede crear una prueba de concepto y múltiples otras variaciones del producto antes de invertir más dinero en un moldeo por inyección u otra configuración de fabricación de alto volumen.

¿Hay impresoras especiales para imprimir bisagras vivas en 3D?

No, no hay impresoras específicas diseñadas específicamente para bisagras. Cualquier impresora 3D puede teóricamente entregarle una excelente bisagra impresa siempre que cumpla con los requisitos de diseño y otros pasos básicos. Sin embargo, tener la combinación correcta de material, impresora y enfoque de diseño son importantes. Puede hacerlo usted mismo o incluso tomar ayuda de un servicio de impresión 3D para proyectos importantes con poco o ningún margen de error.

¿Hay materiales recomendados para bisagras impresas en 3D?

Si bien las bisagras diseñadas desde impresión 3D pueden ser de cualquier material. A menudo encontrará una bisagra viva de PLA o PETG más fácilmente. Aparte de eso, Nylon, diferentes combinaciones de resina, y materiales tipo caucho son excelentes opciones.