Impresión 3D sin pegamento: las juntas en C superan a la cola de milano en piezas de PLA
Al probar tres diseños de uniones de encaje para medir la resistencia en piezas de PLA, los investigadores hallaron un dato clave. La forma y el tamaño de la conexión marcan una gran diferencia.
¿Te imaginas ensamblar piezas impresas en 3D sin recurrir a pegamentos, tornillos u otros elementos de fijación? Un grupo de investigadores en Irlanda se ha inspirado en la carpintería tradicional japonesa para buscar alternativas. De este modo, estudian cómo los componentes de plástico entrelazados podrían hacerlo realidad. Además, algunos laminadores ya se encargan de automatizar este proceso.
Inspiración en la carpintería
En un estudio recién publicado en Results in Engineering, investigadores de dos universidades analizaron tres diseños de uniones para piezas impresas en 3D con PLA. El equipo de la Universidad de Galway y la Universidad Tecnológica del Atlántico se inspiró en la carpintería japonesa para poner a prueba conexiones en forma de C, en T y cola de milano.
Utilizando una Prusa MK4 y filamento PLA, el equipo fabricó 135 conjuntos de prueba. Experimentaron con distintas dimensiones de las uniones, ángulos y cantidades de elementos de encaje. Las muestras se imprimieron con una altura de capa de 0,2 mm y un relleno del 100 %. Posteriormente, se sometieron a pruebas de tracción para comprobar cuánta fuerza de estiramiento podían soportar.
La unión en C destacó como la más resistente de las configuraciones evaluadas. Una variante con un cuello de 5 mm de grosor alcanzó una resistencia a la tracción de 7 MPa. De esta forma, superó a los diseños en T y cola de milano. Resulta curioso que un tamaño mayor no siempre implicara mejores resultados.
De hecho, al aumentar el grosor del cuello de la unión en C a 7 mm, su resistencia a la tracción disminuyó. Añadir más elementos de encaje también arrojó resultados dispares. Esta práctica mejoró ciertos diseños de uniones, pero debilitó otros.
El ensamblaje en forma de C con un cuello de 5 mm resultó ser el más resistente, con una resistencia a la tracción de 7 MPa. Sin embargo, esto solo representa el 15,8 % de la resistencia de una probeta de PLA de una sola pieza, sin uniones.
Sin embargo, hay un gran inconveniente. Incluso la unión más robusta solo alcanzó cerca del 16 % de la resistencia a la tracción de una muestra de PLA continua y sin juntas, la cual llegó a los 44,4 MPa.
Para los amantes de la impresión 3D, la investigación aporta ideas útiles. El estudio resulta de gran ayuda para el diseño de objetos modulares, componentes reemplazables y ensamblajes que prescinden de piezas adicionales. No obstante, para fabricar uniones en C, necesitarás contar con un software CAD, ya que la mayoría de las herramientas automatizadas no incluyen este diseño específico.
Tu laminador ya sabe hacer colas de milano
Para los aficionados interesados en experimentar con uniones de encaje, algunas de las herramientas necesarias ya están disponibles en los programas de impresión 3D más populares. PrusaSlicer, OrcaSlicer y Bambu Studio cuentan con un modo de corte en cola de milano. Esta función permite generar de forma automática conexiones a juego al dividir un modelo en piezas imprimibles. Por su parte, los usuarios de Cura pueden acceder a funciones similares a través de plugins de terceros.
En cambio, las herramientas automatizadas de división de modelos, cada vez más populares, ofrecen alternativas más limitadas. Programas como Meshy, Tripo y ModelSplitter incluyen conexiones de pasador o enchufe mucho más simples que requieren pegamento.
Las uniones en C y en T analizadas en el estudio son un tema aparte. Estas geometrías no son opciones estándar actualmente en los programas habituales de división de modelos. Esto implica que tendrías que diseñarlas manualmente mediante un software CAD. Con el tiempo, la investigación podría ayudar a los desarrolladores a introducir herramientas de generación de uniones más sofisticadas. Esto te permitiría elegir las conexiones no solo por su facilidad de montaje, sino también por su resistencia mecánica.
Así pues, aunque la carpintería de inspiración japonesa no vaya a sustituir a todos los tornillos de tus proyectos impresos, el estudio ofrece interesantes lecciones de diseño. Es una gran fuente de ideas para cualquiera que busque crear piezas que encajen a la perfección.
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Licencia: El texto del artículo "Impresión 3D sin pegamento: las juntas en C superan a la cola de milano en piezas de PLA" de All3DP está bajo una licencia de Atribución 4.0 CC BY 4.0..