Cómo elegir un Inserto Roscado para tu conjunto impreso en 3D

Los Insertos Roscados se presentan en diversos tipos, que suelen clasificarse según su método de instalación, como la instalación por calor o ultrasonidos tras el moldeo y la instalación por presion en frío. El tipo de Inserto óptimo para una aplicación de impresión 3D viene determinado por el material plástico del sustrato.

El rendimiento de los Insertos se ve muy influido por las propiedades del material de base.

• Resistencia a la tracción: Mide la capacidad del material para resistir la deformación plástica
• Módulo de flexión: influye en la rigidez del material y en su capacidad para distribuir las fuerzas de flexión, lo cual es fundamental para evitar la deformación y garantizar una distribución adecuada de la carga

Además, las propiedades térmicas afectarán al proceso de instalación, ya que los materiales de mayor conductividad favorecen una distribución más uniforme del calor, mejorando el flujo plástico y garantizando un relleno completo alrededor de los elementos de retención para una unión segura. Del mismo modo, la temperatura de deflexión térmica de un plástico determinado influirá en la temperatura para la instalación térmica o ultrasónica del Inserto Roscado.

El rendimiento de un Inserto Roscado en materiales impresos en 3D se ve influido por varios factores clave. En esta sección se describen las directrices de diseño esenciales, centrándose en el tamaño del orificio de acogida, las propiedades del material, el espesor de la pared, el relleno y el espesor de la capa para garantizar un rendimiento óptimo del Inserto Roscado en aplicaciones de impresión 3D.

El tamaño del orificio es fundamental para el rendimiento de los Insertos Roscados. El Catálogo de Insertos Roscados de SPIROL ofrece directrices sobre el tamaño del orificio, pero las tolerancias de la impresión 3D suelen superar los +0,08 mm recomendados. Las tolerancias típicas son las siguientes:

• Impresión FDM industrial: ±0,2 mm
• Impresoras de escritorio: ±0,3-0,5 mm
• Impresoras SLA: ±0,1 mm
• Impresión SLS: ±0,3 mm

Para mitigar la variación, una opción es taladrar orificios en el soporte de plástico, lo que reduce la variación pero puede comprometer el refuerzo de las paredes exteriores impresas en FDM (como se analiza más adelante en este informe técnico). Como alternativa, se puede llevar a cabo un desarrollo iterativo hasta alcanzar el tamaño óptimo del orificio.

El rendimiento del Inserto aumenta linealmente con la densidad de relleno. Para obtener un rendimiento óptimo del Inserto, diseñe con una densidad de relleno superior al 50 %.

En general, las capas más gruesas dan lugar a una unión entre capas más débil, ya que hay huecos más grandes. El mejor rendimiento del Inserto se produce normalmente con un espesor de capa de entre 0,16 y 0,2 mm para FDM y SLS, donde la resistencia a la tracción está optimizada.

Comparemos el rendimiento de tres (3) series diferentes de Insertos Roscados M6: los Insertos Roscados Instalados por Calor de forma simétrica (SPIROL INS 29 Long) y asimétricos (SPIROL INS 19 Long), y un Inserto Roscado a Presión (SPIROL INS 50) en materiales habituales de impresión 3D. Se proporcionan resultados detallados de las pruebas comparativas para componentes impresos mediante FDM, SLS y SLA. Esta información ayudará a los diseñadores a elegir el Inserto Roscado óptimo en función de los requisitos de rendimiento específicos.

Al comparar las diferencias entre los componentes fabricados con plástico moldeado y los métodos de impresión 3D, es importante tener en cuenta que un mismo material puede presentar propiedades muy variables que afectan al rendimiento del Inserto.

A pesar de la geometría en capas de los componentes impresos mediante FDM, estos alcanzan un alto rendimiento, especialmente cuando se utilizan Insertos de Instalación por Calor/Ultrasonido. En la Figura 12 se muestra una comparación directa entre el policarbonato (PC) impreso mediante FDM y el plástico extruido.

Las impresiones SLS son más propensas a las microfisuras y al fallo prematuro del Inserto. Los polvos SLS tienden a presentar propiedades de material más débiles que los plásticos similares para moldeo, a menudo debido a composiciones diferentes y a la microporosidad en los componentes impresos finales. Dado que las propiedades del material difieren en gran medida, el rendimiento de un Inserto puede ser entre un 20 % y un 50 % inferior al de un plástico extruido.

Figura 12
Comparación de rendimiento entre FDM y plásticos extruidos/moldeados (FDM: relleno del 55 % y 5 bucles de pared)

Los Insertos de Instalación por Calor/Ultrasonido ofrecen la máxima fuerza en termoplásticos impresos en 3D, mientras que los Insertos a Presión constituyen una alternativa viable, especialmente para materiales termoestables, en los que la instalación térmica no es factible. Los plásticos termoestables limitan de por sí las opciones de Insertos a los métodos de inserción a presión.

Los hallazgos clave indican que el rendimiento de los Insertos Roscados mejora con el aumento de la densidad de relleno y los bucles de pared en la impresión FDM, con resultados óptimos a un espesor de capa de 0,16-0,2 mm, un relleno del 50 % o más, y un número de bucles de pared igual o superior al tamaño métrico nominal del Inserto.

Los resultados muestran que, con un relleno y un espesor de pared elevados, los componentes impresos en 3D mediante FDM alcanzan aproximadamente el 70-80 % del rendimiento de un material moldeado equivalente. Si bien los componentes SLS presentan una alta resistencia teórica, su microporosidad puede hacer que alcancen aproximadamente el 50-70 % del rendimiento en comparación con los plásticos moldeados.

Póngase en contacto con SPIROL para obtener ayuda a la hora de elegir el Inserto Roscado adecuado para sus diseños de producción y prototipos impresos en 3D. Debido a la variedad de métodos, materiales y parámetros de impresión 3D, los resultados pueden variar, por lo que se recomienda realizar pruebas y evaluaciones exhaustivas para cada conjunto individual.