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El grosor mínimo de pared para la impresión 3D

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, serán más costosas 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 deforme durante la impresión o, de nuevo, sea más costosa de producir porqué habrá que volver y arreglar el diseño.

Crea diseños efectivos y reduce tus costes de producción al entender el 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, conviene explicar algunos términos importantes.

¿Qué es el grosor mínimo de las paredes?

El grosor mínimo de las paredes es el grosor más pequeño que una estructura puede tener sin perder su funcionalidad. Este mínimo se ve afectado por diferentes factores, incluido el tipo de proceso de impresión 3D que estés usando, las fuerzas físicas constantes (como la gravedad) y cuánta presión soportará la estructura que estás creando durante su uso.

Piensa en un lápiz de grafito. Cuando más fina sea la punta y más se extienda el eje, menos presión puede aguantar el grafito. El punto de ruptura varía con cada usuario ya que la presión es única según qué persona utilice el lápiz. Lo mismo ocurre con las estructuras impresas en 3D.

Paredes con soporte vs. paredes sin soportes

Una pared sin soporte es una que conecta con una segunda pared en solo un lado (o borde). Una pared con soporte es aquella que está conectada a dos o más paredes (en dos o más lados).

Una pared con soporte está conectada a 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 de columna mínimo

Los pilares son redondos, al contrario que las paredes, que son superfícies planas. Debido a las diferencias entre su forma física, su grosor mínimo se expresa como el diámetro mínimo de las columnas. Para un pilar o columna, tendrás que calcular el diámetro mínimo de la columna (o el grosor en el punto más ancho del círculo).

Detalles grabados vs detalles en relieve

Cuando se ha de calcular el grosor mínimo y máximo de los 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 de cuchilla de afeitar impreso en 3D Gillette que vemos arriba muestra detalles grabados y el mango plateado muestra detalles en relieve.

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 según el proceso de impresión 3D

El grosor mínimo de pared varía 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, en función del proceso de impresión 3D que planeas utilizar:

Estereolitografía (SLA)Modelado por deposición fundida (FDM)Sinterizado selectivo por láser (SLS)
Pared con soporteGrosor mínimo0,2 mm1 mm0,7 mm
Pared sin soportesGrosor mínimo0,2 mm1 mm1 mm
Diámetro de columna mínimoDiámetro mínimo0,2 mm3 mm0,8 mm
Detalle grabadoDepresión mínima0,15 mm0,6 mm de anchura y 2 mm de profundidad0,2 mm
Detalle en relieveProtuberancia mínima0,1 mm0,6 mm de anchura y 2 mm de altura0,2 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 ensayos llevados a cabo con 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 una máquina a otra. 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 en función del 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 del grosor mínimo de 1 mm recomendado en la tabla, conseguirás mejores resultados con paredes de 1,2 mm o cambiando a una boquilla más fina. 

¿Cómo utilizarás tu diseño?

El propósito de tu pieza impresa debería influir no solo en el grosor correcto sino también en qué material de impresión 3D elegirás. Si estás diseñando una pieza flexible para imprimir, por ejemplo con la Flexible 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 influirá también en el grosor de pared ideal. Por ejemplo, la Rigid 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 dispositivos de sujeción que tendrán que aguantar fuerza o presión repetitiva, querrás piezas sólidas o paredes gruesas. Las paredes muy finas no serán lo bastante duraderas para aguantar varios ciclos.

¿Cómo quieres que sea el aspecto y el tacto de tu diseño?

El color, el acabado y los detalles son importantes, sobre todo si estás imprimiendo un prototipo estético, una figura o una instalación artística. La buenas noticias es que si consideras el grosor recomendado tan pronto como puedascdiseñar tus piezas para trabajar con las limitaciones de la impresión 3D. 

Por ejemplo, si estás diseñando una figura con una camisa abotonada, todos esos botones van a ser detalles en relieve. Puedes utilizar algunos cálculos rápidos para hacer que los botones sean lo bastante gruesos para que se como para verlos claramente en tu figura impresa y para asegurarte de que tienen la distancia correcta entre ellos.

Limitaciones que considerar

Hay algunas preocupaciones comunes que todo diseñador tiene que tener en cuenta cuando prepara un modelo para imprimirlo en 3D. Entender estas limitaciones te ayudará a no tener que volver a imprimir tus modelos.

Perdida de detalle 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 parezcan sostenerse estructuralmente en tu software de diseño 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 una maqueta de mesa pequeña.

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 de ella. Durante la impresión, cada capa de tu diseño impreso necesita tener un cierto grado 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. Si estás diseñando una figura que solo va a estar 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.

Encorvamiento

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 la forma, el contorno y el grosor de las paredes de tu diseño, hay algunas zonas que se enfriarán más rápido que otras. Esto puede provocar que en algunas áreas, como las esquinas de una pared, se curven debido al cambio drástico de temperatura.

Consejos de diseño y resolución de problemas del grosor de pared en la impresión 3D

La mayoría de las herramientas de software de modelado 3D ofrecen varias funciones para ayudarte a comprobar y ajustar el grosor de las paredes de tu diseño antes de imprimir. He aquí algunos ejemplos de 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 que te enseñarán cómo 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.

Supera los límites con la impresión 3D SLA

Uno de las mayores ventajas de la impresión 3D in situ es la libertad que ofrece a los diseñadores y ingenieros para crear prototipos y ser pioneros en la creación de nuevos diseños. Las impresoras 3D de estereolitografía (SLA) de escritorio de alta resolución son herramientas rápidas y rentables para producir modelos muy detallados con un acabado de la superficie liso.

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