Dominar los hilos de impresión 3D:una guía completa para principiantes

Los tornillos y las roscas se encuentran entre los sujetadores más populares del mundo, ya que permiten una unión conveniente en múltiples conjuntos complicados. Para las piezas impresas en 3D, las roscas son un elemento importante que puede permitir el uso de tornillos y sujetadores disponibles en el mercado. Sin embargo, imprimir hilos en 3D e incorporarlos en el diseño puede ser un desafío sin el proceso adecuado.

Este artículo repasa los conceptos básicos de los hilos impresos en 3D y analiza las mejores prácticas que ofrecen resultados consistentes sin complejidades adicionales.  

Los beneficios de utilizar la impresión 3D para hilos

Antes de pasar a los detalles de los hilos impresos en 3D, es importante aclarar por qué la industria prefiere usarlos.

Permitir diseño complejo

En primer lugar, los hilos de impresión 3D permiten la creación incluso de los diseños más complejos porque la tecnología solo tiene algunas limitaciones. De manera similar, otros métodos como el mecanizado y la fundición tienen varios problemas, fallas materialistas internas y otros problemas de calidad al crear formas complejas e integradas.

Sin embargo, las impresoras 3D construyen piezas directamente en capas, lo que permite una mayor flexibilidad y rendimiento. Además, las roscas de los tornillos impresos en 3D no siempre tienen que estar en la superficie como otros métodos de fabricación. Se pueden ocultar en el medio o en otras áreas donde es extremadamente difícil agregar hilos usando otros métodos.

Tener un acabado suave

Además de las ventajas antes mencionadas, otro beneficio de los hilos de impresión 3D es el acabado de la superficie. Además, estas superficies son bastante lisas y requieren poco o ningún procesamiento posterior. Además, otros procesos como la fundición y el mecanizado requieren importantes recursos para preparar la pieza mediante rectificado, torneado y otras operaciones. Sin embargo, el proceso se vuelve diferente en el caso de la fabricación aditiva, donde no hay necesidad de posprocesamiento adicional una vez que se completa la pieza.

Hilos impresos de precisión

Además, otro beneficio de utilizar impresoras 3D es la precisión, consistencia y alta tolerancia. Algunas aplicaciones exigen todo esto debido a su sensibilidad y el uso de la impresión 3D parece ser la única respuesta viable.

Opción rentable

Otro aspecto favorable del uso de roscas de tornillos y otras piezas impresas en 3D es la rentabilidad para configuraciones a pequeña escala. Además, el uso de la impresión 3D para la creación de prototipos es una de las fases más importantes de cualquier proyecto de diseño, y el uso del mecanizado tradicional u otros métodos puede consumir mucho tiempo y recursos. En su lugar, utilizar la impresión 3D puede ahorrar tiempo y recursos significativos, lo que facilita múltiples iteraciones y ayuda a optimizar los diseños para mejorar el rendimiento general del proyecto.

Términos de diseño para hilos de impresión 3D

Antes de pasar a la incorporación de hilos internos y externos en un diseño de impresión 3D, es importante analizar algunos de los términos de diseño más comunes que cualquier persona asociada con este campo debería conocer.

TérminoDescripciónSubprocesos externos o internosLa única diferencia entre estos subprocesos es su ubicación. Los hilos internos permanecen dentro de la superficie y no se pueden ver. Los hilos externos, sin embargo, permanecen en la superficie. Los pernos y las tuercas son el ejemplo perfecto de aquello en lo que las roscas del perno son externas mientras que las tuercas tienen roscas internas. Paso Esto se refiere a la distancia entre los dos puntos adyacentes de un tornillo. Diámetro mayor El diámetro total del tornillo comienza desde el extremo más alejado del tornillo hasta el centro del tornillo. Diámetro menor El diámetro del tornillo sin considerar las dimensiones de la rosca. Además, también se le llama diámetro de la raíz. Eje de la rosca La línea imaginaria pasa por el centro del cilindro en un tornillo. Raíz La ranura interna del tornillo corre alrededor de la superficie roscada. Cresta El punto más alto del tornillo que está más alejado del centro. Cabeza La cabeza se refiere al área más expuesta del tornillo que se usa para girar el tornillo. Forma La forma es la forma general de la cresta de la rosca. Los perfiles triangulares o hexagonales son algunos de los más comunes.  Conicidad Algunas roscas no permanecen en línea recta con crestas adyacentes paralelas entre sí. En cambio, tienen una rosca cónica que ayuda a proporcionar un agarre y un sellado más firmes. Rosca gruesa y finaEsto se refiere a qué tan lejos están las roscas. Cuanto más finos sean los hilos, mayor será el número de hilos por unidad de distancia. De manera similar, los hilos gruesos son lo opuesto a eso y tienen un menor número de hilos por distancia. Hilos métricos Los hilos métricos tienen una distancia asignada en unidades SI. Hilos en pulgadas La distancia en estos hilos está en unidades americanas, que están en pulgadas.

Guía de diseño de hilos de impresión 3D

La incorporación de un diseño roscado en cualquier diseño de impresión 3D requiere una precisión cuidadosa. Sin embargo, como se indicó anteriormente, el proceso es más flexible e intuitivo en comparación con otros métodos tradicionales que utiliza la industria.

Paquete de software

La primera pregunta sobre las piezas roscadas es sobre el software a utilizar. ¿Existe un paquete de software especial para piezas roscadas? La respuesta es no. Los diseñadores pueden incorporar hilos o cualquier otra característica en una pieza de impresión 3D con el mismo paquete de software. Por ejemplo, alguien que use Fusion 360 o SolidWorks no tendrá que cambiar a ningún otro programa.

Además, lo básico es más importante. Cualquiera que conozca las terminologías básicas, su efecto y los requisitos generales del proyecto agregaría fácilmente los hilos en el archivo de diseño utilizando funciones muy simples y fáciles de usar. Independientemente del programa de software, la función básica para crear piezas roscadas sigue siendo la misma. Sin embargo, los pasos difieren ligeramente dependiendo de si se necesita la rosca interna o externa.

Hilos externos

• Dibuja un círculo de diámetro igual al diámetro mayor del hilo
• Utilice la función extruir para crear un cilindro de la longitud requerida
• Este paso es un poco diferente según el software. Busque la opción para crear hilos en la pestaña correspondiente. Agregue todos los detalles como el paso y el diámetro menor y ejecute la función para crear la rosca.

Rosca interna

• Dibuja un hexágono del mismo tamaño que los hilos
• Extruye la forma a la longitud requerida
• Cree un agujero en el centro y establezca el diámetro como el diámetro mayor de la rosca
• Seleccione la superficie interna del agujero y cree las roscas usando la opción correspondiente en el programa
• Haga clic en el tamaño del hilo y seleccione todos los demás parámetros antes de seleccionar Aceptar

Consideraciones y configuraciones de impresión 3D

El proceso para los hilos de impresión 3D es bastante sencillo. Sin embargo, no siempre es fácil debido a varias consideraciones involucradas. El mayor factor limitante es el tamaño, ya que es considerablemente más difícil agregar hilos con un diámetro menor.

Además, el tamaño más pequeño posible para una configuración depende de las características de la impresora 3D. Para diámetros mayores, cualquier impresora 3D puede funcionar porque el hilo tiene tiempo suficiente para enfriarse mientras la boquilla está en otro lugar. Del mismo modo, para diámetros más pequeños, siempre es mejor probar la impresora 3D de antemano para evitar problemas en el futuro.

Además de las características de la impresora, la calibración y la configuración también son importantes para obtener resultados confiables. A continuación se ofrecen algunas pautas generales para garantizar la confiabilidad y coherencia en el rendimiento de la impresora 3D en lo que respecta a los hilos.

• Asegúrese de que la impresora y el extrusor estén calibrados correctamente
• Establecer el nivel de la base de la impresora 3D
• Optimiza el diseño para asegurarte siempre de que la impresora cree los hilos verticalmente
• Asegúrese de que los soportes no entren dentro de las roscas. De lo contrario, será difícil eliminarlo
• Utilice al menos 4 capas verticales con paredes de 2 mm para garantizar hilos más fuertes
• Seleccione la densidad de relleno según la aplicación pero no la establezca por debajo del 25% bajo ninguna circunstancia

Formas comunes de agregar hilos a piezas impresas en 3D

Existen múltiples formas de incorporar hilos en una pieza impresa en 3D. La mejor elección depende de la aplicación y los requisitos del proyecto. Sin embargo, las siguientes formas son las más comunes en la industria.

Hilos de impresión

Imprimir hilos directamente es una de las formas más efectivas de incorporar hilos en un diseño. Es una forma ideal porque permite un diseño personalizado y ofrece la máxima flexibilidad a los usuarios.

Sin embargo, también existen algunas limitaciones. Imprimir directamente diámetros más pequeños es bastante difícil. De manera similar, las roscas no aguantan ciclos más largos de montaje y desmontaje, ya que no serán lo suficientemente fuertes para agregar o quitar un tornillo.

Además, la impresión directa no es una solución viable para situaciones en las que se necesita una determinada cantidad de copias. En tales casos, los fabricantes necesitan tener impresoras adicionales. Sin embargo, eso resulta en costos elevados.

Uso de insertos termofijados

Esta es una excelente opción ya que la impresión 3D es más común con materiales termoplásticos y termoestables.

Para piezas termoplásticas, el uso de insertos termofijados es una opción viable, ya que utiliza la combinación de calor y presión para agregar permanentemente las roscas a una pieza existente. El proceso es extremadamente simple pero requiere mucho tiempo, ya que requiere procesarlo con un soldador y esperar a que la pieza se enfríe.

Para piezas termoestables, el proceso también implica sujetar el inserto con pegamento. Al igual que los materiales termoestables, este proceso también tiene un tiempo de entrega significativo ya que el pegamento requiere tiempo para curarse antes de la instalación del tornillo.

Perforar y roscar manualmente

Esta es una de las formas más rápidas y económicas de añadir hilos a un diseño impreso en 3D. Los hilos proporcionarán una excelente sujeción y el equipo necesario para procesarlos es sencillo y está disponible en casi todos los talleres. Los hilos, sin embargo, no serán demasiado fuertes y también pueden aumentar el tiempo de entrega general, ya que el proceso en sí es manual.

Combinación de múltiples elementos

Finalmente, quizás el enfoque más eficaz sea utilizar una combinación de métodos. Agregue hilos impresos en 3D en áreas con accesibilidad limitada y el uso de la combinación de los métodos antes mencionados puede brindar los mejores resultados. Sin embargo, el tiempo de entrega también será alto porque la mayoría de estos métodos requieren tiempos de procesamiento significativos.

RapidDirect:la elección ideal para roscas y tornillos de impresión 3D

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