Hay mucha gente por ahí que imprime engranajes en 3D, pero puede ser un problema decidir qué filamento usar para ellos. Este artículo le guiará sobre cuáles son los mejores filamentos para engranajes, así como la forma de imprimirlos en 3D.

Si esto es lo que está buscando, siga leyendo para obtener información útil sobre los engranajes impresos en 3D.

¿Son suficientemente fuertes los engranajes impresos en 3D?

Sí, los engranajes impresos en 3D son lo suficientemente resistentes para muchos mecanismos comunes y para diversos usos. Materiales como el nailon o el policarbonato son preferibles para imprimir engranajes, ya que son más resistentes y duraderos. Los engranajes impresos en 3D pueden preferirse a los de metal debido a su menor peso, para proyectos de robótica o sustituciones.

Además, diseñar e imprimir tus propias piezas puede ahorrarte mucho tiempo, ya que pedir repuestos para algunos mecanismos puede llevar un tiempo.

Por otro lado, lo más probable es que los engranajes impresos en 3D sean demasiado débiles para maquinaria pesada, independientemente del tipo de filamento que utilices, a menos que los imprimas en un centro profesional que utilice materiales muy resistentes.

A continuación se muestra un vídeo de ejemplo de un usuario que sustituyó con éxito un engranaje de plástico dañado para un coche de radiocontrol por uno de filamento de nailon impreso en 3D.

Dependiendo de para qué vayas a utilizar los engranajes, los distintos materiales darán mejores resultados, y en las siguientes secciones repasaré los materiales adecuados para imprimir engranajes en 3D.

¿Se puede utilizar PLA para engranajes?

Sí, el PLA se puede utilizar para engranajes y ha funcionado con éxito para muchos usuarios que los imprimen en 3D. Un ejemplo de engranajes impresos en 3D fabricados con PLA con éxito es de un Corazón engranado Impresión en 3D que contiene engranajes móviles. Tiene más de 300 tortas, muchas de ellas hechas de PLA. Para modelos de engranajes sencillos, el PLA funciona bien.

En este caso, los usuarios fabricaron los engranajes con filamentos como CC3D Silk PLA, GST3D PLA u Overture PLA, que se pueden encontrar en Amazon. Algunos tipos, colores o compuestos de PLA funcionan mejor que otros, y volveré sobre ellos en la siguiente sección.

El PLA no es el material más fuerte ni el más resistente en lo que se refiere a durabilidad y torsión (fuerza de rotación), y se deforma a temperaturas superiores a 45-500C, pero rinde sorprendentemente bien para su precio asequible, y es un material muy fácil de adquirir.

Eche un vistazo a este vídeo que pone a prueba la resistencia y durabilidad de los engranajes de PLA lubricados.

El mejor filamento para imprimir engranajes en 3D

El policarbonato y el nailon parecen ser los mejores filamentos para imprimir engranajes en 3D en casa, debido a su durabilidad y resistencia. El policarbonato tiene propiedades mecánicas superiores. Sin embargo, el nailon es mucho más accesible y versátil, por lo que a menudo se considera el mejor filamento, ya que lo utiliza más gente.

A continuación encontrará una descripción más detallada de estos filamentos, así como del muy popular PLA.

1. Policarbonato

El policarbonato no es un filamento común, principalmente porque es un poco más caro y se necesita una impresora cuya temperatura de boquilla pueda alcanzar los 300°C. Sin embargo, todavía se puede categorizar como un filamento estándar, ya que mucha gente lo utiliza para sus proyectos en casa.

El Polymaker PolyMax PC es una marca de filamento de alta calidad que puedes conseguir en Amazon. Es más fácil de imprimir que muchos otros filamentos de policarbonato que hay por ahí según muchos críticos.

Un usuario lo describió como fácil de trabajar, incluso en un Ender 3. Es un PC compuesto, por lo que renuncias a algo de fuerza y resistencia al calor a cambio de una mejor capacidad para imprimirlo. Polymaker lo ha equilibrado muy bien, y ni siquiera necesitas una cama o carcasa especial para obtener impresiones excelentes.

Existen numerosos tipos de filamento de policarbonato, que varían en función del fabricante, cada uno con un rendimiento ligeramente diferente y con requisitos distintos.

Este filamento es muy fuerte y soporta temperaturas de hasta 150°C sin deformarse. Si necesitas imprimir un engranaje que sabes que se calentará en el mecanismo, entonces esta podría ser tu mejor elección de material.

Por otro lado, es más difícil de imprimir y requiere un elevado calor tanto de la boquilla como de la cama.

2. Nylon

El nylon es quizás la opción más popular para los engranajes de impresión 3D en casa, y es una de las mejores opciones de la corriente principal y filamentos asequibles en el mercado.

Este material es fuerte y flexible, y tiene una alta resistencia al calor, lo que significa que puede funcionar sin deformarse a temperaturas de hasta 120°C.

También es duradero, y un usuario mencionó que un engranaje de repuesto impreso en 3D en nailon duró más de 2 años. Sin embargo, es más caro que el PLA y es un poco más difícil de imprimir, pero hay muchos tutoriales e instrucciones en línea que pueden ayudarte a imprimir engranajes duraderos.

Una subcategoría del filamento de nailon es el nailon reforzado con fibra de carbono, que supuestamente es más fuerte y rígido que el filamento de nailon normal.

Yo recomendaría algo como el filamento de nylon relleno de fibra de carbono SainSmart de Amazon. A muchos usuarios les encanta su resistencia y durabilidad.

Algunas marcas populares que ofrecen filamentos de nylon y fibra de carbono son MatterHackers, ColorFabb y Ultimaker.

Otro gran filamento de nailon que puedes conseguir para imprimir fundas de teléfono en 3D es el filamento de nailon Polymaker de Amazon, aclamado por los usuarios por su resistencia, facilidad de impresión y estética.

Un inconveniente del nailon es que absorbe mucha humedad, por lo que debes asegurarte de almacenarlo correctamente y mantenerlo lo más seco posible.

Algunas personas recomiendan imprimir directamente desde una caja de almacenamiento con humedad controlada, como el secador de filamento SUNLU de Amazon.

3. APA

El PLA es posiblemente el filamento de impresión 3D más popular en general, y esto lo hace ampliamente accesible tanto en términos de precio como de diversidad de acabados.

En términos de engranajes, se comporta bien, aunque no es tan fuerte ni resistente como el nailon. Se ablanda cuando se expone a temperaturas superiores a 45-50oC, lo que no es lo ideal, pero es bastante duradero a pesar de todo.

Como se mencionó anteriormente, usted puede ir con algunos grandes filamento PLA como:

• CC3D Silk PLA
• GST3D PLA
• Obertura PLA

Al igual que ocurre con el filamento de nailon, existen diferentes variaciones y compuestos de PLA, algunos más resistentes que otros. En el siguiente vídeo se analizan diferentes materiales y compuestos y cómo reaccionan a la torsión (o fuerza de rotación), y se compara su resistencia, empezando por los diferentes tipos de PLA.

El siguiente vídeo examina la durabilidad del PLA tras 2 años de uso diario (con este archivo de Fusion 360 utilizado como ejemplo).

Mucha gente utiliza PLA para proyectos menos complejos (como el Geared Heart mencionado anteriormente), y para este tipo de proyectos este filamento es una gran elección.

A veces, la gente imprimía engranajes de sustitución temporales de PLA para maquinaria más compleja, con un resultado satisfactorio.

4. PEEK

El PEEK es un filamento de muy alto nivel que puede utilizarse para imprimir engranajes en 3D, pero requiere una impresora 3D especializada y una configuración más profesional.

Una de las principales propiedades del PEEK es su resistencia, siendo actualmente el filamento más fuerte del mercado que se puede comprar e imprimir en 3D en casa, aunque conseguir las condiciones de impresión adecuadas puede ser difícil.

Dado que el PEEK se utiliza en las industrias aeroespacial, médica y automovilística, imprimir engranajes en 3D con este material le proporcionaría unos resultados excepcionales. Sin embargo, es un material muy caro, ya que cuesta unos 350 dólares por 500 g. Además, es difícil de imprimir en casa, por lo que quizá no sea la opción ideal.

Eche un vistazo a este vídeo de introducción al PEEK.

Puede consultar otros similares a la venta en Vision Miner.

¿Cómo hacer más resistentes los engranajes impresos en 3D?

Para que tus engranajes impresos en 3D sean más resistentes, puedes calibrar tu impresora, imprimir los engranajes boca abajo para evitar que tengan soportes, ajustar la temperatura de impresión para asegurarte de que el filamento se adhiere bien, ajustar la configuración de relleno y hacer menos dientes, para que cada diente se pueda imprimir más grueso y fuerte.

Calibrar la impresora

Como con cualquier impresión, calibrar la impresora correctamente debería ayudarte a que tus engranajes impresos en 3D sean más resistentes, así como más precisos dimensionalmente.

En primer lugar, tenga cuidado con la nivelación de la cama y la distancia de la boquilla a la cama, para que pueda obtener una primera capa fuerte y una buena adherencia de la capa para su equipo.

En segundo lugar, calibra los E-Steps y el Flow Rate para que puedas tener la cantidad correcta de filamento fluyendo a través del extrusor y evitar blobs o huecos en tus engranajes impresos en 3D, que pueden comprometer su integridad. Aquí tienes un vídeo que explica cómo hacer esta calibración.

Imprimir el engranaje boca abajo

Imprima siempre sus engranajes boca abajo, de modo que los dientes de los engranajes estén tocando la placa construida. Esto produce un engranaje con dientes más fuertes, ya que la adhesión de las capas es más segura. También reduce la necesidad de soportes, que al retirarse pueden dañar la integridad del engranaje.

Aquí tienes un vídeo en el que se explica con más detalle la orientación de la impresión.

Si tiene un engranaje con un montaje, imprima siempre el engranaje en la parte inferior, con el montaje en la parte superior, como se muestra en el vídeo siguiente.

Calibrar la temperatura de impresión

Quieres encontrar la mejor temperatura para que tu filamento se derrita correctamente y se pegue a sí mismo. Puedes hacerlo imprimiendo una Torre de Calibración de Temperatura de Thingiverse.

Hay una nueva técnica para configurar una torre de calibración de temperatura a través de Cura. Echa un vistazo al vídeo a continuación para ver cómo se puede hacer esto para su propia impresora 3D.

Aumentar la temperatura sin una prueba de calibración se puede hacer para derretir más el filamento y hacer que las capas se adhieran mejor. Por lo general, el aumento de la temperatura en 5-10 ° C funciona bien si usted está experimentando este tipo de problemas.

Esto se puede combinar con la disminución o la eliminación total de la refrigeración, para una mejor adherencia de la capa. Sin embargo, si esto no funciona para fortalecer sus engranajes, debe realizar una prueba de calibración.

Ajustar la configuración de relleno

Por lo general, se necesita un valor de relleno de al menos el 50% para lograr un buen nivel de resistencia para el engranaje, pero el valor puede variar en función del patrón de relleno.

Algunos usuarios recomiendan un relleno del 100% para los engranajes más pequeños, mientras que otros sugieren que cualquier cosa por encima del 50% funciona, y que un porcentaje de relleno alto no marcará la diferencia. Se ha sugerido que es bueno utilizar el patrón de relleno triangular, ya que proporciona un fuerte soporte interno.

Un ajuste de relleno que reforzará su equipo es el Porcentaje de solapamiento del relleno, que mide el solapamiento entre el relleno y las paredes del modelo. Cuanto mayor sea el porcentaje, mejor será la conexión entre las paredes y el relleno.

El valor predeterminado del solapamiento del relleno es del 30%, por lo que deberá aumentarlo gradualmente hasta que deje de haber huecos entre el relleno y el perímetro de su equipo.

Impresión 3D de engranajes con menos dientes

Un menor número de dientes en un engranaje significa dientes más grandes y fuertes, lo que, a su vez, significa un engranaje más fuerte en general. Los dientes más pequeños son más propensos a romperse, y son más difíciles de imprimir con precisión.

El grosor de los dientes de su engranaje debe ser de 3 a 5 veces el paso circular y aumentar la anchura de su engranaje incrementa proporcionalmente su resistencia.

Si su proyecto lo permite, elija siempre el número mínimo de dientes necesario. Aquí encontrará una guía más detallada sobre cómo abordar el diseño de engranajes para obtener la máxima resistencia.

Hay un sitio web muy chulo llamado Evolvent Design donde puedes crear tu propio diseño de equipo y descargar el STL para imprimirlo en 3D.

¿Cómo se lubrican los engranajes PLA?

Para lubricar engranajes, debe utilizar grasa o aceite para cubrir los engranajes de modo que giren y se deslicen más fácilmente. Entre los lubricantes más populares para engranajes impresos en 3D se incluyen los basados en litio, silicona o PTFE. Vienen en botellas aplicadoras y aerosoles, según su preferencia.

Para el PLA, por ejemplo, es mejor elegir un lubricante más ligero, aunque las grasas antes mencionadas también se han utilizado mucho, con resultados satisfactorios.

Los distintos tipos de lubricantes tienen diferentes formas de aplicación. La grasa de litio se aplica directamente sobre los engranajes, mientras que el PTFE suele venir en forma de spray. Aplique el lubricante elegido y haga girar los engranajes para asegurarse de que la rotación es suave.

Algunos lubricantes con buenas críticas incluyen Super Lube 51004 Synthetic Oil with PTFE, STAR BRITE White Lithium Grease, o incluso vaselina cosmética. Super Lube es probablemente la opción más popular para las impresiones 3D, sin embargo, con más de 2.000 valoraciones, el 85% de 5 estrellas o más en el momento de la escritura.

Muchos usuarios de impresoras 3D utilizan Super Lube para una serie de piezas como bisagras, raíles lineales, varillas, etc. Este sería un gran producto para utilizar también para engranajes impresos en 3D.

Debes limpiar y lubricar los engranajes periódicamente para garantizar el buen funcionamiento del mecanismo (echa un vistazo a esta guía para obtener más información sobre el proceso de limpieza de los engranajes impresos).

¿Se puede imprimir en 3D un engranaje helicoidal?

Sí, se pueden imprimir engranajes helicoidales en 3D. La gente ha estado utilizando diversos materiales para los engranajes helicoidales, siendo el nailon la opción más popular, ya que es más resistente y duradero, seguido del PLA y el ABS, que funcionan mucho mejor cuando están lubricados. Los usuarios recomiendan imprimirlos a 450, para evitar encordamientos y soportes excesivos.

Un usuario también utilizó PETG para imprimir un engranaje helicoidal para los limpiaparabrisas de su coche, que ha funcionado con éxito durante más de 2,5 años.

He aquí un vídeo que pone a prueba la durabilidad y resistencia de engranajes helicoidales secos y lubricados fabricados con PLA, PETG y ABS, a altas velocidades.

Aunque es muy posible, diseñar e imprimir correctamente engranajes helicoidales puede resultar un poco difícil, ya que se necesita precisión y durabilidad.

Además, la lubricación de los engranajes también puede plantear algunas dificultades, ya que el lubricante tiende a eliminarse en el proceso de rotación, dejando el engranaje desprotegido. Por eso, el nailon suele ser la primera opción para los engranajes helicoidales, ya que no necesita lubricación adicional.

¿Se pueden imprimir engranajes en 3D con resina?

Sí, es posible imprimir engranajes en resina 3D con éxito y darles algún uso. Te recomendaría que compraras resina de ingeniería especial que puede soportar mucha más fuerza y torsión que la resina normal. También puedes mezclar resina flexible para que sea menos quebradiza. Evita curar las piezas demasiado tiempo.

El vídeo a continuación por Michael Rechtin es una prueba experimental realmente fresco a cabo una caja de engranajes planetarios impreso en 3D utilizando tanto la resina y la impresión 3D FDM. Él utilizó PLA duro & ABS-como resina para esta prueba.

Un usuario mencionó que su experiencia con los engranajes impresos en 3D era que los engranajes de resina pueden ser realmente más fuertes que los engranajes FDM. Tuvieron dos aplicaciones en las que los dientes de los engranajes impresos en 3D FDM se cortaron, pero funcionaron bien con las resistentes impresiones en 3D de resina.

Los engranajes duraban unas 20 horas antes de romperse o deformarse. Acabaron cambiando a poleas y correas para obtener mejores resultados en su proyecto particular, que lleva funcionando con éxito más de 3.000 horas.