Engranajes y piezas móviles impresas: qué funciona de verdad
Holguras, materiales y orientación para mecanismos impresos, y por qué imprimir un conjunto ya montado sale mejor de lo que parece.
Un mecanismo impreso funciona o no funciona por una sola cifra: la holgura entre las piezas que se mueven. Todo lo demás — el módulo del engranaje, el número de dientes, el material — importa después. Si dos piezas se tocan con cero de holgura en el CAD, en la realidad salen soldadas.
Las holguras que funcionan
| Unión | Holgura total | Nota |
|---|---|---|
| Eje que gira en un agujero | 0,4 a 0,5 mm | Los agujeros salen algo más pequeños de lo dibujado |
| Dientes de engranaje | 0,3 a 0,4 mm entre flancos | Mejor holgado y ruidoso que apretado y agarrotado |
| Bisagra impresa montada | 0,3 mm por cara | Menos de eso y sale una sola pieza |
| Corredera o guía | 0,4 mm | Repartida entre las dos piezas |
Engranajes: lo que importa de verdad
- Dientes grandes antes que dientes finos. Un módulo pequeño da muchos dientes diminutos que la boquilla no puede reproducir con nitidez y que se desgastan enseguida. Con boquilla de 0,4 mm, un diente por debajo del milímetro y medio de ancho ya es problemático.
- Imprime los engranajes tumbados, con el eje vertical. Los dientes salen definidos por el contorno de cada capa, que es lo más preciso que hace una impresora FDM.
- Usa PETG y no PLA si van a girar mucho. El PLA se desgasta y, sobre todo, se deforma con el calor que genera la propia fricción.
- Pon relleno alto o directamente sólido. Un diente con relleno del 15 % es un diente hueco: se hunde en cuanto transmite algo de par.
- No esperes precisión de relojería. Un tren de engranajes impreso mueve una persiana, un mecanismo de demostración o un juguete. Para transmitir par en serio, la pieza impresa es el prototipo, no el producto.
Imprimir el conjunto ya montado
Es una de las cosas que la impresión 3D hace y ninguna otra técnica permite: una bisagra, una cadena o un mecanismo que sale de la máquina ya articulado, sin montar nada. Funciona sorprendentemente bien si respetas la holgura y si diseñas para que las superficies que se enfrentan no necesiten soportes entre ellas — un soporte metido en la articulación es imposible de sacar y arruina la pieza. Como contrapartida, si algo sale mal no hay pieza que sustituir: se reimprime todo.
¿Podéis imprimir engranajes que funcionen?
Sí, y es un encargo habitual, sobre todo como repuesto de mecanismos que ya no se fabrican. Lo que conviene saber es para qué van: un engranaje de una persiana o de un electrodoméstico sí; uno que transmita par de verdad de forma continua se desgasta y hay que asumir que es una solución temporal o un prototipo.
¿Por qué mi mecanismo salió pegado en un solo bloque?
Porque la holgura del diseño era menor que la tolerancia de la impresora. Una separación de una o dos décimas se cierra al depositar el material, y las dos piezas quedan soldadas. La solución es subir la holgura a 0,3 o 0,4 mm, o imprimir en resina, que tiene una tolerancia mucho más fina.
¿Sirve la resina para mecanismos?
Para detalle y holguras finas es mucho mejor: aguanta separaciones de una décima donde el FDM necesita tres o cuatro. El problema es la fragilidad — un diente de resina estándar salta de golpe — y por eso, si hay esfuerzo, la resina técnica o el FDM en PETG suelen ser mejores opciones.