14 consejos para el diseño de prototipos para la impresión en 3D

La impresión en 3D es una excelente tecnología para crear prototipos. En este artículo, compartiré mis consejos para crear un clip impreso en 3D para mi grabadora de audio. Estos consejos te ayudarán a diseñar tus propios objetos que interactúan con tu teléfono, control remoto, cámara o cualquier otro objeto para el que quieras diseñar un accesorio.

Cuando tienes una impresora 3D, (o tienes acceso a una a través de un servicio como 3dhubs), empiezas a pensar en todas las cosas impresionantes que puedes diseñar para los diversos gadgets que tienes. En mi proyecto más reciente, quería diseñar un clip que me permitiera montar mi grabadora de audio en mi cinturón, o en un trípode.

Cuando terminé el modelo, pensé que sería útil compartir una lista de consejos que utilizo en mi flujo de trabajo y que usted puede aplicar a su propio proyecto de impresión en 3D. La mayoría de estos consejos se pueden utilizar con cualquier software de modelado en 3D, no sólo con SketchUp. Te ayudarán a ahorrar tiempo, a modelar con más precisión, a crear un modelo más fuerte y a reducir las deformaciones. Hazme saber si tienes algún consejo adicional en los comentarios que aparecen a continuación.

1. Investigar los modelos existentes

El primer paso que di al diseñar un clip para mi Zoom H4n, fue hacer una investigación para averiguar si alguien más ya había diseñado uno. Aunque no es tan divertido imprimir el diseño de otra persona, si alguien ya ha pasado el tiempo para hacerlo, ¿por qué perder el tiempo reinventando la rueda?

Además, el otro propósito de la búsqueda de los modelos existentes es para que puedas hacer ingeniería inversa e integrar sus características en tu propio diseño. Intenta buscar en Thingiverse.com y YouMagine.com modelos 3D imprimibles. Si buscas modelos relacionados con una cámara o un teléfono específicos, por ejemplo, busca primero el número de modelo de la cámara. Limita tu búsqueda a partir de ahí. Por ejemplo, yo simplemente busqué “H4n” y sólo encontré un puñado de modelos. Si hubiera sido más específico, mi búsqueda podría haber resultado vacía.

Encontré un modelo, lo imprimí , y encontré varias cosas que quería mejorar:

  • El clip en sí mismo estaba demasiado suelto, por lo que no sujetaría el Zoom H4n con seguridad en su lugar sin usar un perno. Sentí que podía diseñar algo que realmente se “enganchara” en su lugar, sin tener que usar hardware.

El clip cubrió botones importantes del dispositivo, algo que quería evitar.

  • Quería que mi clip pudiera montarse en mi trípode, usando una montura estándar llamada “arca-swiss”. Este modelo no incluía esta característica.

No pude encontrar ninguna característica que me gustara de este modelo, pero descubrí un ingenioso truco utilizado en el modelo para ayudar a evitar que se deforme mientras se imprime. Ver consejo 13 .

2. Empieza con un perfil

En lugar de tratar de modelar toda su parte de una sola vez, identificar los perfiles críticos que usted espera que necesitarán múltiples iteraciones. En el caso de mi clip de la grabadora de audio, sabía que la parte que agarra la grabadora será muy difícil porque necesita tener suficiente agarre para sostener la grabadora, pero necesita ser lo suficientemente flexible para poder tomarla y sacarla fácilmente.

Aislando los perfiles de esta manera, puedes acelerar el tiempo de prototipado imprimiendo sólo esa pequeña parte hasta que sea correcta. Una vez que esté perfecto, puedes integrarlo en el diseño más grande, sabiendo que el perfil es correcto y no tendrás que volver a jugar con él.

3. Se requieren calibres

Para poder tomar medidas precisas del objeto, vas a necesitar calibres. Tengo un juego de calibres de vernier, pero también se pueden encontrar calibres digitales a la venta en estos días. Esta herramienta de medición le permitirá tomar medidas de interior, exterior y profundidad con mucha precisión. Aquí hay algunos calibres que recomiendo en Amazon. El calibrador digital electrónico iGaging IP54 es un calibrador digital, que mostrará la medición en una pantalla LCD. Si estás buscando un calibre de vernier como el que tengo, mira el calibre de vernier de ajuste fino de acero inoxidable Fowler 52-058-016 . (Estos son los enlaces afiliados. Si decide comprar a través de estos enlaces, ganaré una pequeña comisión sin costo adicional para usted).

Me resulta más fácil modelar en unidades métricas al diseñar pequeños objetos como este en SketchUp. Puedes cambiar las unidades de visualización yendo a Window -> Model Info -> Units.

4. Usando papel para modelar perfiles

Cuando diseñas algo que va a interactuar con un objeto de la vida real (como una grabadora de audio), es muy importante obtener un modelo preciso de la grabadora en SketchUp para poder referirte a su forma cuando diseñes tu modelo 3D. Una forma de hacerlo es usar un papel grueso, como una carpeta de manila.

Usar un juego de calibres para medir el dispositivo, y luego usar una navaja para cortar la forma del papel. Coloca el papel en el dispositivo donde tu clip impreso en 3D se va a fijar al dispositivo. No vas a conseguir un ajuste perfecto en el primer intento. Usa un lápiz para escribir el papel contra el dispositivo y recortarlo para un ajuste perfecto. Esto es mucho más rápido que intentar modelar el perfil en SketchUp, imprimirlo, comprobar el ajuste y volver a intentarlo.

Una vez que tengas tu perfil perfectamente recortado, escanéalo en tu ordenador , (evita usar una cámara si es posible para eliminar la deformación de la lente.) e impórtalo a SketchUp como un JPEG. Una vez que esté en SketchUp, utiliza la herramienta de medición de la cinta para escalarla a su tamaño . Ahora puedes usar este JPEG para trazarlo al crear tu modelo.

Si no eres capaz de escribir correctamente porque estás envolviendo un objeto, como en mi caso, puedes utilizar la herramienta de desplazamiento para desplazar las líneas del lápiz dentro de SketchUp.

5. Planifica la orientación de tu modelo

La orientación de su modelo es crítica. Debes tener una idea aproximada de la forma de tu modelo antes de empezar, para saber qué parte del modelo tocará la cama de la impresora. Hay algunas cosas en las que pensar al orientar tu modelo:

  1. La superficie que está boca abajo necesita ser plana, y necesita tener suficiente superficie para apoyar el modelo, mantenerse adherido a la cama, y evitar deformaciones.
  2. La dirección del “grano” es realmente importante dependiendo del tipo de tensión que se le ponga al modelo. En mi ejemplo, estoy diseñando un clip, por lo que habrá fuerzas en el clip del cinturón y el clip que sostiene la grabadora de audio. Necesito orientar el modelo de manera que cada capa siga el perfil del clip. No quieres depender de la adhesión entre capas para los puntos de tensión.
  3. Tienes que asegurarte de que no tienes ninguna parte de tu modelo en excesivos voladizos, o de lo contrario tendrás que imprimir con material de apoyo. Debes tratar de evitar el material de soporte cuando sea posible para producir una impresión más limpia, ahorrar tiempo y ahorrar filamento.

6. Usar capas más altas para ahorrar tiempo

Con estos primeros prototipos, utiliza una mayor altura de capa al imprimir para poder imprimir más rápido. (Capas más grandes significa que reducirá el número de capas totales en su impresión porque cada capa es más alta. Esto hace que se imprima más rápido). Puedes cambiar la altura de las capas en tu programa de rebanado. Una vez que llegues a tus prototipos finales, puedes disminuir la altura de la capa para tener una superficie más lisa en tu impresión.

7. Usar líneas rectas cuando sea posible

Es mucho más difícil hacer cambios en las superficies curvas en SketchUp. Si es posible, usa líneas rectas, alineadas a un eje cuando sea posible. Una vez que hayas terminado tu diseño, puedes revisarlo y añadir curvas y esquinas redondeadas si lo deseas.

8. Guarda copias de tu modelo en diferentes etapas

En diferentes fases de su diseño, cree una copia de su componente, haga clic con el botón derecho y seleccione “Hacer único”. Esto le dejará un registro de su proceso de diseño, y le ayudará cuando necesite volver y hacer cambios en su diseño. Y no olvide guardar su archivo también.

9. Crear un modelo aproximado del objeto al que se está adjuntando

Es una buena idea incluir al menos un modelo aproximado del objeto al que se va a adherir. En el caso de la grabadora de audio, había botones a los que necesitaba tener acceso, y había un altavoz en la parte posterior que quería mantener expuesto, así que creé un modelo aproximado de la grabadora de audio para poder referirme a la posición y orientación de las cosas justo dentro de SketchUp.

Utilicé un simple círculo para representar al orador, para tener una señal visual que me recordara que me mantuviera alejado de él.

10. Integrar otros modelos en su proyecto

Una de las características que quería integrar en mi modelo era la posibilidad de fijarlo a mi trípode, usando un dispositivo de montaje especial llamado “arca-swiss”. En lugar de modelar la placa desde cero, fui más allá y encontré un modelo de una placa “arca-swiss” en la que basé la mía.

A veces puedes importar el modelo y unirlo a tu modelo existente. Pero otras veces, puede que te resulte más fácil usarlo sólo como referencia. Por ejemplo, tal vez quieras incluir una bisagra en tu modelo. Puede encontrar muchas bisagras e integrarlas en su diseño.

11. Pruebe su prototipo

Una vez que haya impreso un prototipo, pruébelo a fondo. Una vez que encuentres algo que quieras cambiar, no te detengas. Comprueba la calidad de la impresión, la resistencia, el ajuste, los espacios libres, la calidad del saliente, la ergonomía, etc. Sigue buscando otras cosas que quieras cambiar y haz una lista de ellas si es necesario. Intente encontrar todo lo que pueda en cada prototipo para poder hacer múltiples cambios en cada iteración.

En mi primer prototipo de mi clip de grabación de audio quería hacer estos cambios:

  • Quería orientar la montura arca-suiza 90° en el otro sentido, para que fuera más fuerte, y todo el clip pudiera tener la misma altura.
  • Era difícil de quitarlo de la grabadora de audio, así que pensé en añadir una pestaña para el dedo para darme más agarre.

El clip del cinturón estaba demasiado suelto, así que pensé en añadir algunas crestas en el interior para proporcionar más fricción.

A veces, si haces demasiados cambios a la vez en la misma área, te metes en problemas. Por ejemplo, el perfil del clip tenía que ser muy específico para tener la sensación correcta, así que sólo cambié una superficie a la vez hasta que lo hice bien.

Antes de empezar a hacer cambios, asegúrate de guardar una copia de seguridad del archivo de SketchUp para poder volver a la versión impresa actualmente si es necesario.

12. Esquinas redondas en el prototipo final

Una vez que tengas un prototipo cerca del diseño final, redondea las esquinas de tu modelo que quieras suavizar. Al eliminar las esquinas afiladas se reduce el desgaste de la impresora y se consigue una impresión más fuerte. Yo utilizo el plugin RoundCorner, sobre el que puedes leer en mi artículo sobre plugins de impresión 3D.

Cuando diseñes pequeños objetos para impresión en 3D, recuerda que no necesitas muchos segmentos en tus círculos y arcos. 6 segmentos es normalmente suficiente para las esquinas redondeadas. A veces es fácil olvidar lo pequeño que es el objeto cuando estás modelando mientras haces zoom.

13. Agregar roturas en las capas inferiores para reducir la deformación

Uno de los retos de la impresión 3D es la deformación. Ocurre naturalmente cuando las capas inferiores de la impresión se enfrían más rápido que las superiores. Por eso se oye hablar mucho de enfriamiento activo, camas calefactadas y recintos de impresión. Todo es para regular la temperatura. Además de intentar evitar que se deforme la impresora, también puede incorporar algunos trucos en su modelo que le ayudarán a evitar que se deforme.

Añade roturas físicas en tu modelo cada 15mm más o menos, alrededor de 1,5mm de alto.

Haciendo esto se enfriarán las capas más uniformemente, permitirá una pequeña contracción, y evitará tirar de los bordes de la impresión, reduciendo las posibilidades de deformación. Puede que descubras que no es necesario hacer esto si tu impresora puede imprimir tu modelo sin deformarse. Estoy usando una MendelMax 3 con una cama calefactora, así que realmente no era necesario que hiciera esto.

14. Para grandes superficies en la placa de construcción agregar relieves en el medio

Si tienes un modelo con una gran superficie en el lecho, intenta levantar algunas áreas hasta unos pocos milímetros para reducir la cantidad de filamento en las primeras capas. Esto hará que su modelo sea más fuerte, promoverá un enfriamiento uniforme y evitará que se deforme. También se ahorrará algo de filamento.