Elegir el grosor correcto de pared es una de las decisiones más importantes que tomar cuando se diseñan piezas para la impresión 3D. Si las paredes de tus piezas son muy gruesas, estas costaran más de producir, tardaran más en imprimirse y puede que hasta se rompan. Si tus paredes son muy finas, es posible que la pieza no sea funcional, se doble durante la impresión o, de nuevo, cueste más de producir porqué habrá que volver y arreglar el diseño.
Crea diseños efectivos y reduce tus costes de producción al entender el porqué del grosor mínimo de pared para la impresión 3D.
Instrucciones y definiciones básicas
Antes de entrar en los detalles de calcular el grosor mínimo de pared, ayuda explicar la terminología importante.
¿Qué es el grosor mínimo de las paredes?
El grosor mínimo de las paredes es el grosor más pequeño que una estructura puede tener mientras mantiene su funcionalidad. Este mínimo se ve afectado por diferentes factores, incluido el tipo de proceso de impresión 3D que están usando, las fuerzas físicas constantes (como la gravedad) y cuánta presión la estructura que estás creando estará soportando durante su uso.
Piensa en un lápiz de granito. Cuando más fina sea la punta y más se extienda el eje, menos presión puede aguantar el grafito. El punto de ruptura varia con cada usuario ya que la presión es única según qué persona tenga el lápiz. Lo mismo ocurre con las estructuras impresas en 3D.
Paredes con soporte vs. paredes sin soporte
Una pared sin soporte es una que conecta con una segunda pared en solo un lado (o eje). Una pared con soporte es aquella que está conectada a otras paredes en dos o más lados.
Una pared con soporte se conecta a las otras paredes en dos o más lados.
Una pared sin soporte es aquella que está conectada a otras paredes en menos de dos lados.
Diámetro Mínimo Columna Vertical
Los cables son redondos al contrario que las paredes que son superfícies planas. Debido a la diferencia de su forma física, su grosor mínimo se expresa como el diámetro mínimo de la columna vertical. Para un pilar o columna vertical, tendrás que calcular el diámetro mínimo de dicha columna vertical (o el grosor en el punto más grueso del círculo).
Detalles en relieve vs. detalles grabados
Cuando se ha de calcular el grosor mínimo y máximo de detalles complejos, es importante entender la diferencia entre grabar y crear relieves. Los detalles en relieve son aquellos que sobresalen hacia fuera de un diseño y los detalles grabados son los que se retraen hacía el interior o son cóncavos.
El mango negro impreso en 3D de esta cuchilla de Gillette arriba muestra detalles grabados, mientras que el mango plateado muestra detalles en relieve.
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Cómo calcular el grosor mínimo de pared para la impresión 3D
Para elegir el grosor de pared perfecto para tu diseño tendrás que considerar tres cosas: el propósito de tu diseño, tus metas estéticas y el proceso físico de impresión 3D.
El grosor mínimo de pared por cada proceso de impresión 3D
El grosor mínimo de pared varia según el tipo de impresora 3D Puedes usar las siguientes instrucciones de diseño como punto de partida para elegir el grosor correcto para tu modelo basado en el proceso de impresión 3D que planeas utilizar:
| Estereolitografía (SLA) | Modelado por deposición fundida (FDM) | Sinterizado selectivo por láser (SLS) | ||
|---|---|---|---|---|
| Pared con soporte | Grosor mínimo | 0,2 mm | 1 mm | 0,6 mm (vertical) y 0,3 mm (horizontal) |
| Pared sin soporte | Grosor mínimo | 0,2 mm | 1 mm | 0,6 mm (vertical) y 0,3 mm (horizontal) |
| Diámetro de columna mínimo | Diámetro mínimo | #ERROR! | 3 mm | 0,8 mm |
| Detalle grabado | Recesión mínima | 0,15 mm | 0,6 mm de anchura y 2 mm de profundidad | 0,1 mm - 0,35 mm |
| Detalle en relieve | Protuberancia mínima | 0,1 mm | 0,6 mm de anchura y 2 mm de altura | 0,1 mm - 0,4 mm |
En muchos casos, el fabricante de la impresora 3D o el proveedor del servicio de impresión 3D ofrece una guía de diseño con recomendaciones de grosor basadas en las pruebas llevadas a cabo en el modelo de impresora en cuestión.
En general, las impresoras 3D SLA pueden crear las paredes más finas de todas las tecnologías de impresión 3D pero hay diferencias de máquina a máquina. Por ejemplo, la impresora 3D SLA Form 3+ ofrece más libertad de diseño que su predecesora, la Form 2, porque utiliza un tanque de resina flexible para reducir de manera significativa las fuerzas de separación de capa durante la impresión.
Si estás imprimiendo con una impresora 3D FDM, el grosor de pared recomendado puede variar basándose en el tamaño de la boquilla que estés usando. Por ejemplo, si usas una boquilla de 0,4 mm, tu grosor mínimo de pared debería ser divisible por 0,4 así que en lugar de 1 mm de grosor mínimo como se recomienda en la tabla, conseguirás mejores resultados con paredes de 1,2 mm o cambiando a una boquilla más fina.
El grosor mínimo de pared para las impresoras 3D SLS está entre el de la SLA y el FDM, pero ofrece algunas ventajas únicas, ya que el sinterizado selectivo por láser no requiere estructuras de soporte porque el polvo no sinterizado rodea las piezas durante la impresión. La impresión SLS puede producir geometrías complejas que antes eran imposibles de lograr, como engranajes, piezas con componentes o canales interiores y otros diseños de gran complejidad.
Guía de diseño para SLA con la Form 3
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Guía de diseño SLS de la Fuse 1
En esta guía de diseño, descubrirás algunas de las consideraciones importantes para el diseño orientado a la impresión 3D SLS en la Fuse 1 y cómo se pueden aprovechar estas prácticas para crear piezas satisfactorias.
¿Cómo utilizarás tu diseño?
El propósito de tu pieza impresa debería influir no solo el grosor correcto de las paredes sino también qué material de impresión 3D elegirás. Si estás diseñando una pieza flexible para imprimir, por ejemplo con la Flexible 80A Resin, tus paredes deberán ser lo bastante gruesas para permitir la compresión de tu pieza pero lo bastante finas para no restringir el movimiento.
La resistencia al impacto y la resistencia a la rotura por tracción del material de impresión 3D que estés usando afectará también al grosor de pared ideal. Por ejemplo, la Rigid 10K Resin para las impresoras SLA de Formlabs está reforzada con vidrio para ofrecer una rigidez muy alta. Este material es muy resistente a la deformación a largo plazo y es ideal para imprimir paredes finas.
Si estás imprimiendo componentes de fabricación como los moldes de termoformado o accesorios para la fabricación que tendrán que aguantar fuerzas o presiones repetitivas, querrás piezas sólidas y paredes gruesas. Las paredes muy finas no serán lo bastante duraderas para aguantar varios ciclos.
¿Cómo quieres que sea tu diseño?
El color, acabado y los detalles son importantes sobre todo si estás imprimiendo un protitpo basado en otro, una figurina o una instalación artística. Eso son buenas noticias sin consideras el grosor recomendado tan pronto como puedas. Así puedes diseñar tus piezas para trabajar con las limitaciones de la impresión 3D.
Si estás diseñando una figura con una camisa abotonada, todos esos botones van a ser detalles en relieve. Puedes utilizar algunos cálculos para hacer que los botones sean lo bastante gruesos para que se vean claramente en tu figura impresa y para asegurarte de que tienen la distancia correcta entre ellos.
Limitaciones que considerar
Hay muchas preocupaciones comunes que todo diseñador tiene que tener en cuenta cuando preparar un modelo para imprimirlo en 3D. Entender estas limitaciones te ayudará a evitar el tener que volver a imprimir tus modelos.
Perdida de detalla al escalar
Los problemas con el grosor de las paredes suelen ser el resultado de una desconexión entre los procesos de modelado y de impresión. Es posible que los modelos parezca que se aguantan estructuralmente en tu software de diseño CAD pero que no funcionen así en el mundo real. Por ejemplo, los detalles arquitectónicos, como los toldos, pueden volverse imposiblemente finos si reduces la escala del edificio a un modelo de mesa pequeño.
Deformación
Si tus paredes son demasiado finas, corres el riesgo de que tu pieza impresa se deforme o se agriete, ya sea durante la impresión o después. Durante la impresión, cada capa de tu diseño impreso necesita tener cierta cantidad de contacto con la capa impresa anteriormente. Si esto no es así, puede que tengas piezas que cuelguen, se inclinen o se desconecten del todo.
Una vez se ha impreso tu diseño, necesita poder aguantar el lavado y el uso durante mucho tiempo. Incluso si estás diseñando una figura que solo va a permanecer en una estantería, las paredes finas son más propensas a deformarse y a agrietarse una vez que se han desprendido de las estructuras de soporte.
Curvación
En los procesos de impresión 3D que funden o sinterizan la materia prima, como el FDM o el SLS, las esquinas son especialmente propensas a curvarse. Según su forma, contorno y el grosor de las paredes de tu diseño, hay algunas partes que se enfriarán más rápido que otras. Esto puede provocar que algunas partes, como las esquinas de una pared, se curven debido al cambio drástico de temperatura.
Consejos de diseño y resolución de problemas por el grosor de pared en la impresión 3D
La mayoría de las herramientas de software de modelado 3D ofrecen varias funciones que ayudan a comprobar y ajustar el grosor de las paredes de tu diseño antes de imprimir. Aquí hay ejemplos con algunas herramientas CAD populares:
En MeshMixer, usa Analysis → Thickness (Análisis → Grosor) para verificar si el grosor de pared del modelo se encuentra dentro de los límites aceptables para la tecnología de impresión 3D en cuestión. Si necesitas añadir grosor a una malla, puedes utilizar el comando Extrude (Extruir). Selecciona la zona que requiere grosor con el modo Brush (Pincel), que permite seleccionar (y deseleccionar, si se mantiene pulsado Ctrl) triángulos uno a uno. Es posible suavizar la selección eligiendo Modify → Smooth Boundary (Modificar → Suavizar límites) en el menú emergente. Incrementar los parámetros Smoothness (Suavizado) e Iterations (Iteraciones) genera una selección más limpia. A continuación, elige Edit → Extrude (D) [Editar → Extruir (D)] con Normal (Normal) como el ajuste de Direction (Dirección).
Puedes añadir grosor a un modelo usando el modo Brush (Pincel) en MeshMixer.
Lee nuestro tutorial de MeshMixer para conocer 15 consejos para optimizar una malla de triángulos, volver a esculpir secciones enteras, estilizar el modelo o añadirle características útiles.
En Fusion 360 puedes usar la característica Thicken (Engrosar) para ajustar el grosor de cada pared individual.
En Rhino, puedes usar la característica Extrude Surface (Extruir superfície) para crear paredes más gruesas o planos.
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