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3D PrintBarcelona

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.

5 min de lectura

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.

0,0 mm — no entra0,2 mm — a presión0,4 mm — deslizaHolgura total, repartida entre las dos piezasFDM típico: ±0,3 mm · resina: ±0,1 mm
Para algo que gira, la holgura va en el extremo generoso de esta escala, no en el ajustado.

Las holguras que funcionan

UniónHolgura totalNota
Eje que gira en un agujero0,4 a 0,5 mmLos agujeros salen algo más pequeños de lo dibujado
Dientes de engranaje0,3 a 0,4 mm entre flancosMejor holgado y ruidoso que apretado y agarrotado
Bisagra impresa montada0,3 mm por caraMenos de eso y sale una sola pieza
Corredera o guía0,4 mmRepartida 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.

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