Guía experta para diseñar uniones a presión (Snap-fit) para ensamblaje eficiente de productos

Si necesita conectar dos piezas de un producto o parte, no necesita depender de un adhesivo o añadir bisagras metálicas u otros sujetadores durante post-producción. En su lugar, puede usar uniones a presión (snap-fit joints). Simplemente, las uniones a presión conectan dos piezas usando pequeñas protuberancias (o uniones) como cuentas, espigas o ganchos que encajan en depresiones coincidentes en la pieza de acoplamiento.

Las uniones a presión pueden hacerse con moldeo por inyección; sin embargo, el utillaje de moldeo por inyección para uniones a presión puede ser costoso y complejo debido a la necesidad de undercuts. La fabricación aditiva, o impresión 3D, ha abierto mayor flexibilidad de diseño para características a presión únicas o personalizadas, creando nuevas oportunidades para fabricar piezas con uniones a presión en sus diseños.

Ya sea que use fabricación aditiva o moldeo por inyección para crear sus uniones a presión, necesitará prestar atención cuidadosa durante el diseño para asegurar que la unión resultante sea tanto funcional como confiable. También querrá elegir un material y tipo de unión a presión adecuados.

¿Qué es una unión a presión y qué la hace tan útil?

Incorporar uniones a presión en sus diseños hace que ensamblar piezas sea mucho más simple que depender de un estilo de unión más tradicional que normalmente se adjuntaría post-producción porque al usar snap-fits, la unión se añade durante la producción. Las uniones a presión son especialmente útiles en moldeo por inyección y fabricación aditiva debido a la flexibilidad que proporcionan durante los procesos de ensamblaje y desensamblaje. También está el beneficio de la flexibilidad, ya que las uniones a presión típicamente están hechas de plásticos que permiten más flexibilidad, incluso bajo estrés, que otros materiales.

Hay tres tipos principales de uniones a presión:

Voladizo (Cantilever) – Este es uno de los tipos más comunes de uniones a presión. Las uniones a presión voladizas están compuestas de formas geométricas muy simples, lo que las hace fáciles de diseñar y también hace simple calcular la cantidad de deformación (strain) que podrán manejar una vez fabricadas.

Anular (Annular) – Las uniones a presión anulares son comunes para diseños que involucran partes elípticas o circulares, como tapas de bolígrafos o tapas para contenedores. La propiedad principal de las uniones a presión anulares es la compresión y estiramiento de su circunferencia.

Torsión – Las uniones de torsión funcionan encajando en su lugar y son tanto económicas como versátiles. Debido a que las uniones a presión de torsión se desvían torciendo una viga, estas uniones son ideales para crear conexiones fácilmente separables.

Mejores prácticas para diseñar una unión a presión

Uno de los elementos más importantes del diseño de uniones a presión es aliviar el estrés y la deformación en las uniones para promover durabilidad y aumentar la funcionalidad de un diseño. Para hacer eso, dos aspectos de diseño importantes a considerar son el taper (conicidad) y el ancho.

Taper (Conicidad) – Para distribuir más uniformemente el estrés en las uniones y materiales de una unión a presión, es útil conicar la sección transversal de una viga voladiza a lo largo de su longitud. Además, conicar un voladizo reduce la cantidad de material usado en el proceso de manufactura.

Ancho – Aunque siempre se recomienda que los clips de una unión a presión sean de al menos 5 mm, aumentar el ancho del clip a veces es beneficioso para añadir resistencia a un diseño de unión a presión. Solo asegúrese de probar la rigidez del clip a fondo, ya que aumentar el ancho a veces es un proceso de prueba y error.

Materiales comúnmente usados para uniones a presión

Aunque hay varios procesos para elegir al hacer piezas con fabricación aditiva, cada uno requiere diferentes consideraciones al seleccionar el mejor material para producir una unión a presión. Aquí están los materiales más comúnmente usados para crear uniones a presión usando tecnologías de impresión 3D.

1. FDM – Aunque el FDM es una solución de fabricación aditiva rentable, requiere usar materiales más fuertes que sean resistentes al estrés al hacer uniones a presión, como ABS, nailon y TPU. Si opta por un material menos resistente al estrés, la unión a presión probablemente se romperá en lugar de doblarse.
2. SLA – No todas las resinas son iguales, así que al usar SLA para hacer uniones a presión, elegir el material correcto, como Tough 1500, puede mejorar dramáticamente la durabilidad.
3. MJF – MJF incorpora nailon de alta resistencia a tracción o nailon relleno de vidrio para producir diseños complejos e intrincados, siendo PA 12 el material de referencia para uniones a presión.
4. DLS – Carbon Digital Light Synthesis™ es una tecnología de impresión 3D industrial que ayuda a los usuarios a producir piezas isotrópicas. Las piezas hechas con DLS pueden ser rígidas o flexibles dependiendo de las preferencias del usuario, siendo RPU 70 la resina recomendada para uniones a presión.

Las uniones a presión son una excelente opción para diseñar productos duraderos que también son rentables. Sin embargo, diseñar uniones a presión requiere entender no solo los procesos para aliviar el estrés en las uniones sino también el material correcto para el proceso de impresión 3D. Fast Radius puede apoyar sus necesidades de impresión 3D desde prototipo a producto final, incluyendo incorporar uniones a presión en sus piezas. Contáctenos para aprender más, o cree una cuenta hoy para comenzar.

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