Screws, nuts and threads in 3D printing
Los tornillos y las tuercas son quizás los elementos de fijación más utilizados en el mundo. Tienen la propiedad de ser uniones reversibles y su principal característica de fijación es la rosca.
Las roscas no se encuentran únicamente en los tornillos sino también muchos dispositivos como en engranajes helicoidales, tuberías, etc.
Para formar una rosca consideremos que cada hilo es un surco helicoidal continuo de una sección transversal específica producida en el exterior o interior de una superficie cilíndrica.
Generalmente las roscas tienen la sección transversal de forma triangular o trapezoidal. Las formas de rosca triangular se usan principalmente para elementos de sujeción (tornillos), mientras que las formas de rosca trapezoidal, se usan para transmisión de potencia y unidades de transmisión lineal.
La rosca triangular
Recurso: www.demaquinas yherramientas.com
Diámetro exterior: el diámetro del cilindro que rodea la cresta de la rosca externa o la raíz de la rosca interna. Este cilindro es concéntrico al eje de la rosca. Diámetro interior: el diámetro del cilindro que rodea la raíz de la rosca en una rosca externa o la cresta en una rosca interna. Este cilindro es concéntrico al eje de la rosca y al diámetro mayor.
Eje del hilo: la línea que recorre el centro del cilindro en el que se forma el hilo. Cresta: El punto más alto del perfil del hilo. Valle: la parte inferior de la ranura que se extiende alrededor del cuerpo del hilo. Filete: superficie prismática en forma de hélice que es constitutiva de la rosca. Ángulo de flancos: Ángulo formado entre los flancos de un filete o cresta en el plano axial. Paso: La distancia entre puntos equivalentes en hilos adyacentes. Por ejemplo, la distancia entre dos crestas vecinas de un hilo triangular. Flanco: es una de las dos caras laterales del filete.
La rosca impresa en 3D
Aunque a simple vista puede parecer sencillo imprimir roscas, esta tarea se puede complicar al imprimir roscas de diámetros pequeños. Si utilizásemos una boquilla de 0,35 mm en una impresión 3D con una altura de capa de 200 micrones, el paso de rosca más pequeño que podríamos realizar sería entre 0,4 mm. y 0,6 mm.. Este paso de rosca coincidiria con un roscado de métrica M3. Si lo que deseamos imprimir es una rosca externa en un tornillo o un perno, debemos considerar que el hilo tendrá menor tiempo de enfriamiento, cosa que puede mermar la calidad de impresión. Para ello deberemos regular correctamente la velocidad del ventilador de enfriamiento y/o la velocidad de impresión en dicha zona de impresión. No esta de más realizar una prueba de impresión de roscas antes de imprimir piezas finales con roscas y adquirir experiència con este elemento de diseño. Siempre trata de imprimir las roscas en sentido vertical y a poder ser perpendiculares a la cama de impresión. Se deben imprimir sin soportes o con soportes solubles, de lo contrario, podría ser un verdadero problema eliminarlos y preservar la funcionalidad. Siempre que puedas, utiliza al menos 4 capas verticales (conchas) o paredes verticales de al menos 2 mm de espesor para asegurar un hilo fuerte. La densidad de relleno (infill) de la rosca debe ser superior al 25% o muy superior en función de su aplicación. La altura de la capa es un parámetro importante cuando se imprimen roscas. Para un funcionamiento suave, las capas deben ser lo más bajas posible. Como guía, los hilos más grandes que M12 pueden imprimirse con éxito con capas de 200 micras, mientras que los hilos más pequeños deben imprimirse con capas más delgadas de 100 o 50 micras. A la hora de diseñar un objeto o pieza con rosca, se tiene que considerar el encogimiento del material que se va a utilizar para la impresión y dimensionar la geometría correctamente, de lo contrario podemos tener uniones muy aprietas o muy sueltas.
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