Esta guía presenta el diseño de tamaño, tolerancia y forma de agujeros en impresión 3D de resina, nailon, FDM y metal. Ayuda a que sus piezas encajen y funcionen correctamente desde el primer ensamblaje.
Los agujeros en las piezas impresas en 3D tienen diferentes propósitos, por lo que el enfoque del diseño también es diferente. Los orificios de paso solo necesitan permitir que los tornillos o pasadores pasen suavemente. Los orificios de montaje soportan cargas y mantienen su posición bajo fuerza. Los orificios de localización se utilizan para alinear con precisión dos piezas. Incluso una pequeña brecha puede afectar a todo el conjunto. Los agujeros para pasadores y los agujeros roscados tienen sus propios requisitos de ajuste y superficie.
Tipo de agujero | Función principal | Prioridad de diseño |
Agujero de liquidación | Deja pasar un sujetador | Libre movimiento, mínima fricción. |
Orificio de montaje | Asegura una pieza bajo carga. | Fuerza, precisión de posición |
Orificio de posicionamiento | Alinea dos componentes | Tolerancia estricta, repetibilidad |
Agujero de alfiler | Localiza o bloquea una pieza | Ajuste controlado, deslizamiento o presión. |
Agujero roscado | Sostiene un tornillo directamente | Precisión de rosca, espesor de pared |
Antes de asignar un diámetro de orificio, primero debe determinar el tipo de ajuste que necesitan.
Primero determine el tipo de ajuste del orificio y luego vuelva al diámetro del orificio. No elija un diámetro al azar al principio. Una vez establecido el diámetro del agujero, la tolerancia, la orientación de la impresión y la elección del proceso también tienen una base.
La mayoría de los procesos de impresión 3D técnicamente pueden producir agujeros muy pequeños, a veces de menos de 1 milímetro. Pero el diseño real no puede referirse directamente a este número. Se recomienda considerar los límites del tamaño de los orificios en tres niveles.
Un agujero puede ser técnicamente imprimible, pero si queda muy poco material remanente o de cierre, o si las piezas varían de un lote a otro, aún así puede fallar en el uso real. Por lo tanto, es mejor hablar de tamaños de orificios confiables y funcionales al crear el diseño para la producción en masa en lugar de utilizar la dimensión mínima de la especificación.
Los pequeños agujeros después de la impresión suelen ser más pequeños que el tamaño que se muestra en el archivo CAD. Las razones involucran material, proceso y posprocesamiento.
A veces es más apropiado agrandar el agujero que ajustar el tamaño. Los siguientes tipos de agujeros comunes son mejores cuando se les da espacio adicional desde el principio.
Las dimensiones en el modelo CAD son solo el objetivo del diseño. El resultado impreso real a menudo difiere.
Incluso si el equipo está bien calibrado, cada proceso en sí tiene un error básico. La contracción del material, la orientación de la impresión y el posprocesamiento añaden aún más a este error.
La posición del agujero también importa. Un agujero rodeado de material grueso terminará con un tamaño final claramente diferente al de un agujero cerca de una pared o borde delgado.
Marque únicamente las tolerancias más estrictas en los agujeros que realmente las necesiten. Imprima el resto con precisión estándar.
Para agujeros con requisitos de alta precisión, la impresión directa al tamaño final tiende a hacer que las dimensiones sean inestables.
Para los orificios de rodamiento, los orificios de ubicación de los pasadores y los orificios de montaje de alta precisión, imprima primero un tamaño ligeramente menor y luego perfore o escaria hasta el tamaño final. La consistencia será mucho mejor. Agrega un paso adicional, pero evita desviaciones causadas por la contracción, la orientación de la impresión y las tolerancias del equipo.
Antes de determinar las dimensiones críticas de los orificios, primero considere la orientación de la impresión. Las diferentes orientaciones afectan el diámetro del agujero, la redondez y la calidad de la superficie.
Cuando la precisión del orificio no pueda cumplir con los requisitos, primero intente cambiar la orientación de la impresión y luego considere modificar las dimensiones. Gire la pieza para que el agujero se imprima lo más verticalmente posible. A veces el problema se puede solucionar sin cambiar las dimensiones en absoluto.
Cuando manejamos orificios críticos, primero observamos la orientación de ubicación y luego decidimos si ajustamos el diámetro del orificio. Cambiar la orientación no requiere pasos adicionales y cuesta menos.
Dejar soportes dentro de los agujeros dificulta mucho la limpieza. Quitar soportes en espacios pequeños y cerrados puede rayar fácilmente la superficie. Es difícil limpiar completamente los soportes en agujeros profundos o estrechos. Los puntos de contacto de los soportes también deforman ligeramente el agujero. Las dimensiones se vuelven inestables. Los agujeros con soportes internos a menudo necesitan un repaso adicional.
Es mejor evitar que los soportes entren en los orificios al ajustar la orientación de la pieza o la forma del orificio. Esto es mucho más rentable que limpiar después. Marque estos agujeros con anticipación y el proveedor podrá evitarlos durante el anidamiento.
El diseño de los orificios de paso de los tornillos no debe centrarse únicamente en si el tornillo puede pasar. Si diseña solo según el diámetro del tornillo, es posible que el tornillo pase, pero que el montaje no se realice sin problemas.
Al diseñar orificios de paso, considere el tornillo, la arandela y la herramienta como un conjunto completo. No mires sólo el tornillo en sí.
Los pasadores y ejes están diseñados de manera diferente a los tornillos. Su trabajo principal es localizar, no sujetar la fuerza.
Los orificios para pasadores y los orificios para tornillos estándar tienen diferentes propósitos, incluso si sus diámetros nominales parecen similares. Los agujeros para pasadores cumplen con los requisitos de precisión de todo el conjunto. Sus tolerancias deberían ser más estrictas y, a menudo, necesitan un margen de mecanizado. Los orificios para tornillos cercanos no necesitan este tratamiento.
Las piezas impresas en 3D crean agujeros roscados de más de una forma, cada una con su propio escenario adecuado.
Si una pieza se ensambla con frecuencia o soporta una carga mecánica real, los hilos impresos directamente suelen ser el eslabón más débil de toda la cadena de carga.
El pequeño chaflán en la abertura del agujero tiene un efecto claro:
Todos los agujeros funcionales deben tener un chaflán por defecto. No lo añadas sólo al agujero que causó el último problema.
Cuando se imprime un orificio circular horizontalmente, es necesario unir el borde superior. Allí aparecen principalmente superficies flácidas y rugosas. Un agujero en forma de lágrima hace que la parte superior forme un ángulo agudo en lugar de un arco plano. Cada capa tiene entonces material base imprimible y ya no sobresale.
De esta manera, la forma del agujero se acerca más al diseño, no se necesita soporte interno y también se reduce la limpieza posterior. Para agujeros horizontales de más de unos pocos milímetros de diámetro, este pequeño cambio geométrico puede resolver muchos problemas.
Los agujeros ciegos profundos y estrechos son difíciles de realizar en diversos procesos de impresión 3D.
Si las condiciones lo permiten, intente controlar la relación profundidad-diámetro o cambie el orificio ciego por un orificio pasante. Si realmente necesita un agujero ciego profundo y estrecho, márquelo con anticipación para que el proceso y el plan de acabado se puedan organizar con anticipación.
Acercarse | Mejor para | Compensación |
Impresión directa | Orificios de paso, orificios de montaje no críticos | Más rápido y más barato, tolerancia más amplia |
Perforación / Escariado | Orificios de rodamiento, pasadores, características de tolerancia ajustada | Paso extra, tolerancia y acabado mucho más ajustados. |
tocando | Orificios roscados con carga moderada. | Necesita un orificio previo del tamaño correcto |
Insertos de hilo | Piezas de plástico con montaje repetido. | Costo adicional de hardware, durabilidad mucho mayor |
Xunjie tiene más de 10 años de experiencia en impresión 3D. Nuestras capacidades internas incluyen impresión de metales SLM y LPBF, FDM, resina, nailon SLS y MJF, fundición al vacío y mecanizado CNC.
Verificamos las dimensiones, tolerancias y orientación de los orificios en cada cotización. Envíenos sus archivos y requisitos de ajuste y le diremos qué necesita cada orificio antes de que comience la producción.
1 、 ¿Se pueden imprimir los hilos internos directamente?
No se recomienda imprimir directamente con roscas internas menores que M4. El perfil del hilo se desdibuja fácilmente. Nuestra sugerencia es imprimir un agujero simple y luego golpearlo o utilizar un inserto de latón termofijado. Si insiste en imprimir el hilo directamente, puede probar M5 y superiores con una altura de capa inferior a 0,12 mm. Primero aumente el diámetro del orificio en 0,2 mm en comparación con el tamaño de broca estándar. De lo contrario no se atornillará.
2 、 Las paredes de los agujeros impresos son muy rugosas y el tornillo no entra. ¿Qué debo hacer?
No lo fuerces con una broca de un tamaño más grande. Las líneas de capas FDM pueden romperse entre capas. Puede dejar un margen de aproximadamente 0,1 mm y luego repasarlo con un escariador o una broca a baja velocidad. El PLA todavía tendrá un poco de confusión después del escariado. Simplemente pase un poco de papel de lija sobre él y quedará bien. Las paredes de los orificios de las piezas de resina suelen ser lisas, pero debe limpiarlas minuciosamente y realizar un curado secundario antes de realizar la prueba de instalación.
3 、 ¿En qué medida difieren las tolerancias al perforar agujeros en materiales como PLA, ABS, nailon y resina?
Las diferencias no son pequeñas. PLA y PETG tienen baja contracción. Una compensación del diámetro del agujero de 0,2 a 0,3 mm es bastante estable. El ABS tiene una alta contracción. Normalmente se compensa entre 0,4 y 0,5 mm. También preste atención a la retención de calor, de lo contrario el agujero puede volverse ovalado fácilmente. El nailon se expande un poco después de absorber la humedad, por lo que los agujeros impresos no deben dejarse demasiado apretados. La resina y el nailon SLS tienen alta precisión. Una compensación de 0,1 a 0,15 mm es suficiente, pero las piezas de resina también pueden sufrir una ligera contracción después del poscurado.
4 、 ¿Cuáles son las consideraciones de diseño para agujeros profundos? ¿Los límites son los mismos para diferentes procesos?
No, no son iguales. Para los agujeros profundos de resina, la principal preocupación es no limpiarlos a fondo. Cuando la relación profundidad-diámetro excede 6 veces, es muy difícil de limpiar. Sugerimos abrir el orificio en ambos extremos o aumentar el diámetro del orificio. Para agujeros profundos en metal, la eliminación de calor y escoria tiene un impacto. Cuando la relación profundidad-diámetro excede 5 veces, el diámetro del fondo del pozo tiende a reducirse. Necesitas dejar mesada. Para agujeros profundos de nailon SLS, la eliminación del polvo es problemática. Cuando la relación profundidad-diámetro es superior a 8 veces, es básicamente imposible limpiar completamente. Sugerimos hacer agujeros profundos a través de los agujeros tanto como sea posible o perforar después de imprimir.
5 、 ¿Es fácil hacer agujeros avellanados y cónicos con impresión 3D?
Depende del proceso. Para resina y metal, los agujeros avellanados no son un gran problema, pero el acabado superficial de la superficie cónica es normal. El asiento de la cabeza del tornillo no será tan suave como el mecanizado. Sugerimos dejar un margen de 0,1 mm en la superficie cónica y luego revestirla con una fresa cónica. FDM es el más problemático para los agujeros avellanados. Las líneas de las capas en la superficie cónica son obvias. El agujero es fácil de romper cuando se aprieta el tornillo. Sugerimos cambiar a un orificio avellanado de fondo plano o simplemente usar tornillos de cabeza hueca con arandelas planas. Los orificios cónicos de nailon SLS son bastante uniformes, pero el polvo se atasca fácilmente en el ángulo cónico. La eliminación del polvo debe realizarse con cuidado.
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