Parámetros de impresión para piezas con alto desempeño mecánico.

Las piezas de impresión 3D se han hecho la fama de a veces no ser lo suficientemente duraderas para tareas que involucran cierta cantidad considerable de estrés mecánico. Esto en parte es cierto, si en el momento del diseño y/o en la manufactura no se toman en consideración adaptaciones o modificaciones en ciertos parámetros para mejorar la durabilidad de las piezas. Como muchas cosas en la ingeniería, los operadores de impresoras 3D pueden hacer modificaciones en el proceso de manufactura para que las piezas se desempeñen de forma correcta o de forma esperada en el campo.

Continuando con el formato de blogs anteriores, a continuación, se presenta una lista de tan solo algunos de los parámetros (para impresión por método de FDM) que en Soluciones Kenko solemos adaptar para cumplir con las necesidades de nuestros clientes:

  • Elección de termoplástico: Una de las principales incógnitas a resolver cuando se manufacturan piezas por impresión 3D. El principal factor que interviene en nuestra elección es a qué temperatura estarán expuestas las piezas impresas.


  • Como regla general, si las piezas no estarán expuestas a ambientes soleados, podemos optar por utilizar PLA por su facilidad de impresión y disponibilidad en el mercado

  • En segundo lugar, cuando las piezas tendrán exposición ligera al sol, recomendamos utilizar PETG

  • En tercer lugar, si las piezas estarán continuamente en ambientes calientes y en continua exposición a la luz UV solar, se podría optar por utilizar ASA.

Conforme incrementa la temperatura de impresión, generalmente también se incrementa la dificultad de que las piezas se impriman de forma exitosa. Una forma numérica para determinar el termoplástico a utilizar puede ser conociendo la temperatura del ambiente con anterioridad. Si la temperatura es menor a 50ºC, utiliza PLA; si es menor a 70ºC, PETG; y para menor a 100ºC, ASA. Para temperaturas mayores se puede utilizar PEEK, ULTEM o PEI.

Otra característica que puede influenciar la elección del termoplástico es buscar propiedades mecánicas o comerciales diferentes.

  • PLA: Mayor disponibilidad, bajo precio, fácil impresión, mayor fuerza tolerada antes de la ruptura, bajo stringing, menor ductilidad y baja temperatura de transición vítrea.

  • PETG: Disponibilidad media, ruptura dúctil, temperatura de transición vítrea media y stringing medio.

  • ASA: Disponibilidad reducida, mayor ductilidad, temperatura de transición vítrea alta, stringing alto y material higroscópico.


  • Orientación de impresión: Uno de los factores más importantes que determinará si la pieza falla o no. Las piezas que se imprimen cuando el eje que conllevará mayor estrés mecánico es paralelo al eje X o Y de la cama de impresión (orientación XY u horizontal), tendrán mejores oportunidades de soportar el esfuerzo sin sufrir ruptura. En la imagen siguiente se muestran dos escenarios para el mismo modelo, pero con diferentes formas de impresión. En la imagen de abajo sería el caso con menor soporte a la ruptura tendría, la imagen de arriba a la derecha sería el caso contrario. La primera imagen muestra la intención del uso de la pieza con las flechas rojas simbolizando el eje que tendrá mayor estrés mecánico.



  • Número de perímetros: Comúnmente las personas que empiezan en el mundo de la impresión 3D consideran que modificar el porcentaje de relleno (infill) es la forma más fácil y directa de mejorar la fuerza que toleran las piezas. Sin embargo, el número de perímetros es en realidad el parámetro que mayor impacto tiene para mejorar dicha propiedad. Por dar un ejemplo, una pieza con un relleno de 75% y 2 perímetros es un 20% más débil que una pieza con relleno de 15% y 3 perímetros. Esto al realizar una relación entre la fuerza tolerada entre el peso de las piezas.


Fuente: www.youtube.com/c/CNCKitchen

  • Temperaturas de impresión y ventilación: Ajustar los valores de temperatura y ventilación para mejorar las propiedades mecánicas es algo menos común. Esto se podría utilizar como uno de los últimos recursos para incrementar la rigidez de las piezas. Al imprimir las piezas con mayor temperatura y con velocidades del ventilador de enfriamiento del filamento, permite que el filamento depositado se fusione mejor con las capas inferiores de plástico. La fuerza tolerada puede incrementarse hasta un 60% con solamente cambiar estos dos parámetros. Sin embargo, el no enfriar las capas inferiores de plástico hace que las nuevas capas se depositen sobre plástico que no es completamente sólido, por lo cual no se tendrá buena cimentación de las capas superiores. Esto afectará desde la estética superficial de las piezas. Las dimensiones del modelo impreso se desviarán altamente del modelo del cual se tiene intención imprimir y podría resultar hasta en una falla de la impresión por completo.


Fuente: www.youtube.com/c/Tech2C

  • Cambiar diseño de pieza o modo de uso: Van a existir situaciones en las que va a ser más conveniente o totalmente necesario volver a modelar la pieza y agregar refuerzos en las partes más críticas o propensas al fallo. Una posible opción es utilizando el diseño generativo para optimizar las piezas dada una magnitud de fuerza y dirección.

Fuente: https://convercon.com/generative-design-2/


Estas fueron algunas de las recomendaciones y factores que tomamos en consideración en el momento de manufacturar piezas por impresión 3D. Las modelos 3D que recibimos algunas veces necesitan modificaciones en su diseño para que las piezas cumplan con los requerimientos mecánicos que desean nuestros clientes. Es importante conocer el ambiente donde las piezas se desempeñarán y el modo de uso que se les dará. Si quieres algunas recomendaciones para merjorar tus piezas a la hora de modelarla checa la guía de modelado para impresión 3D.

En Soluciones Kenko te haremos las recomendaciones necesarias y haremos las adecuaciones de tu modelo para que tengas la confianza de que tus piezas operarán de la forma esperada.

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