Todos lo hemos vivido. Pasas horas diseñando dos piezas en tu ordenador, asegurándote de que tengan las mismas medidas. Las envías a la impresora 3D, esperas con ilusión, y cuando por fin intentas unirlas... no encajan. El pasador es demasiado grande, el agujero demasiado pequeño y la tapa no cierra bien. Este es el problema más común al imprimir objetos útiles en 3D, y siempre lleva a la misma pregunta: "¿Cuánto espacio debo dejar entre las piezas?".
Si bien no existe un número perfecto que funcione para todos los proyectos, sí existe un método paso a paso. Esta guía te proporcionará las reglas básicas, buenos puntos de partida y una forma consistente de encontrar el espaciado perfecto para cualquier proyecto, en cualquier impresora, en 2025. Dejaremos atrás las conjeturas y te daremos las herramientas para lograr un ajuste perfecto en cada ocasión.
Respuesta rápida: Puntos de partida
Para quienes tienen prisa, aquí están las reglas generales. Consideren estos valores como valores iniciales para una impresora 3D bien configurada. Explicaremos por qué estos números cambian y cómo mejorarlos, pero estos valores les servirán como referencia para sus primeros diseños.
| Tipo de ajuste | Para qué se utiliza | Brecha inicial |
|---|---|---|
| Ajuste holgado | Tapas fáciles de quitar, envases sencillos | 0,4 mm – 0,7 mm |
| Ajuste ceñido/deslizante | Piezas que se deslizan entre sí, pistas de movimiento suave | 0,2 mm – 0,4 mm |
| Ajuste a presión/ajustado | Pasadores de fijación, cojinetes, ensamblaje permanente | De 0,0 mm a -0,2 mm |
Nota importante: estos son solo puntos de partida. El espaciado óptimo para su proyecto específico depende de su impresora, el material, la configuración y la forma de la pieza. El resto de esta guía explicará cómo dominar estos factores. Un espacio negativo, como en un ajuste a presión, significa que el orificio está diseñado para ser más pequeño que el objeto que contendrá, confiando en la flexión del material para crear una conexión firme y segura.
Comprensión de las ideas básicas
Para controlar el espaciado, primero debemos definir claramente nuestros términos. Estos conceptos son la base del diseño de piezas que encajen.
Primero, debemos comprender la diferencia entre tolerancia y holgura.
La tolerancia es el margen de error dimensional que se produce naturalmente durante la impresión 3D. Es una medida de la precisión de la impresora. Si diseñas un cubo de 20 mm, la impresora podría crear uno de 20,1 mm o de 19,9 mm de ancho. Esa diferencia de +/- 0,1 mm es su tolerancia de trabajo.
La holgura es el espacio o separación intencional que se diseña entre dos piezas que encajan entre sí. Esto es lo que usted, como diseñador, controla activamente en su software de diseño para obtener el resultado deseado.
El ajuste es el resultado final del ensamblaje de las piezas, determinado por la holgura diseñada. Una holgura excesiva genera un ajuste suelto, mientras que una holgura reducida o negativa genera un ajuste a presión.
¿Por qué las piezas no se imprimen con las medidas exactas del diseño? El proceso físico de la impresión 3D genera diferencias. Al calentarse y enfriarse, el plástico puede contraerse o doblarse. La propia naturaleza de dibujar una forma con una boquilla redonda y apilar capas crea pequeños errores. El modelo digital es perfecto; la pieza impresa es una copia física. Nuestro trabajo consiste en tener en cuenta estas limitaciones físicas al diseñar.
Factores clave para el espaciado
El valor de holgura ideal no es fijo. Es un número variable influenciado por varios factores importantes. Comprender estos factores es clave para predecir y controlar el ajuste de las piezas.
La tecnología de impresión importa
La tecnología que utilice es el factor que más influye en el espaciado necesario.
Las impresoras FDM (Modelado por Deposición Fundida) generalmente requieren la mayor separación, normalmente entre 0,2 mm y 0,5 mm, para un ajuste perfecto. Esto se debe al tamaño relativamente grande de la boquilla, al calentamiento y enfriamiento del plástico y a las pequeñas inconsistencias en la forma en que sale la pieza impresa.
Las impresoras SLA (estereolitografía), DLP y MSLA ofrecen una precisión mucho mayor. Al utilizar luz para endurecer la resina capa por capa, los detalles son más pequeños y precisos. El espaciado en estas tecnologías es mucho más ajustado, generalmente entre 0,05 mm y 0,2 mm.
La sinterización selectiva por láser (SLS) también ofrece una alta precisión, a menudo comparable a la de la estereolitografía (SLA). Las piezas se fabrican a partir de un lecho de polvo que sirve de soporte al modelo y reduce la deformación por calor. La separación típica oscila entre 0,1 mm y 0,3 mm, aunque debe tenerse en cuenta la ligera rugosidad superficial en las piezas deslizantes.
La configuración de la impresora es clave
Una impresora mal configurada es el principal obstáculo para imprimir en espacios reducidos. Una máquina descalibrada es impredecible. Antes de siquiera pensar en ajustar las holguras, debe asegurarse de que su impresora funcione correctamente, tanto mecánica como electrónicamente.
Los pasos clave para la configuración incluyen verificar los pasos del extrusor (para asegurar que empuje la cantidad correcta de plástico), ajustar el caudal (para compensar las diferentes propiedades del plástico), asegurar la tensión adecuada de la correa (para evitar holguras y vibraciones) y lograr una superficie de trabajo perfectamente nivelada. Una máquina bien ajustada produce resultados predecibles y repetibles, lo que hace que los ajustes de espaciado sean efectivos.
Impacto de las propiedades del material
Los distintos materiales se comportan de manera diferente, lo que afecta directamente al tamaño final de la impresión.
La contracción es un factor importante. Materiales como el ABS y el nailon se contraen mucho más al enfriarse que el PLA o el PETG. Una pieza impresa en ABS será más pequeña que la misma pieza impresa en PLA, por lo que deberá ajustar los valores de holgura en consecuencia.
La calidad del plástico también es fundamental. Un diámetro inconsistente del plástico afecta negativamente la precisión. Si el diámetro del plástico varía entre 1,70 mm y 1,80 mm, el extrusor de la impresora no podrá suministrar una cantidad constante de material y las dimensiones de las piezas variarán de forma impredecible.
Por último, incluso distintos colores del mismo material y de la misma marca pueden comportarse de forma diferente. Los aditivos utilizados para crear los colores pueden alterar el punto de fusión, las características de flujo y la tasa de contracción del material. Una pieza que encaja perfectamente en PLA negro podría quedar demasiado ajustada en PLA blanco.
Configuración importante del segmentador
En el software de corte se traduce el modelo digital en instrucciones para la máquina, y varios ajustes afectan directamente al espaciado.
La altura de capa afecta la precisión vertical. Si bien las capas más delgadas suelen asociarse con un mayor nivel de detalle, también pueden mejorar la precisión de superficies curvas o inclinadas a lo largo del eje Z.
La velocidad de impresión puede comprometer la precisión. Imprimir demasiado rápido puede provocar vibraciones y deformaciones en las esquinas, lo que afecta negativamente la precisión. Los movimientos más lentos y controlados suelen producir piezas con dimensiones más cercanas a las previstas.
El caudal, o multiplicador de extrusión, es un ajuste crítico. La sobreextrusión aumenta ligeramente el tamaño de todas las características de la pieza, lo que provoca que tanto las dimensiones externas como los orificios internos sean demasiado pequeños. La subextrusión tiene el efecto contrario. Este ajuste debe calibrarse para cada material.
La expansión horizontal de agujeros es una función específica del software de corte diseñada para solucionar un problema común: la impresión de agujeros pequeños con un tamaño inferior al real. Esto ocurre porque el software de corte aproxima una curva con una serie de segmentos de línea recta, y la trayectoria del plástico tiende a contraerse hacia adentro, reduciendo el diámetro del agujero. Esta opción permite compensar en una cantidad específica, agrandando todos los agujeros en el plano X/Y.
Forma y orientación de la pieza
La forma en que diseñes y orientes tu pieza en la plataforma de construcción influye significativamente en su precisión final.
Las impresiones 3D son anisotrópicas, lo que significa que presentan propiedades diferentes en distintas direcciones. Las piezas suelen ser más precisas en el plano X/Y. El eje Z está sujeto a variaciones entre capas y, por lo tanto, puede ser menos preciso.
La orientación de impresión es fundamental para detalles como los agujeros. Un agujero orientado verticalmente (su círculo se encuentra en el plano X/Y) será mucho más redondo y preciso que uno orientado horizontalmente (su círculo se encuentra en el plano X/Z o Y/Z). Los agujeros impresos horizontalmente se forman a partir de una serie de puentes y voladizos apilados, lo que da como resultado una forma ligeramente achatada o poligonal.
Un método práctico
Ahora pasemos de la teoría a un flujo de trabajo práctico y repetible para encontrar y aplicar el espaciado perfecto para tus proyectos.
Paso 1: Calibrar y probar
Primero, asegúrese de que su máquina esté calibrada como se indicó anteriormente. Una vez que su impresora se encuentre en un estado fiable y conocido, el siguiente paso es probar su rendimiento con el material y la configuración elegidos. La mejor manera de hacerlo es imprimiendo una prueba de tolerancia específica.
Una prueba de tolerancia es un modelo pequeño y fácil de imprimir, diseñado específicamente para medir holguras. Un diseño común incluye una serie de clavijas y orificios (o ranuras) con separaciones progresivamente menores. Por ejemplo, una prueba podría tener una clavija de 10 mm y una serie de orificios de 10,7 mm, 10,6 mm, 10,5 mm, etc.
En repositorios como Printables se pueden encontrar muchos modelos excelentes para pruebas de tolerancia. Un ejemplo sencillo y eficaz es este tipo de calibre de holgura: https://www.printables.com/model/17395-clearance-gauge .
Imprime esta prueba con tu configuración habitual para el material que deseas probar. Una vez impresa, intenta encajar la clavija en cada ranura. Busca la ranura más ajustada que aún proporcione el tipo de ajuste deseado (por ejemplo, que se deslice suavemente o que se pueda extraer con un poco de fuerza). El valor de holgura marcado en esa ranura es la holgura base para ese material, en esa impresora y con esa configuración específica del software de corte. Por ejemplo, si la clavija encaja perfectamente en la ranura de 0,2 mm, sabrás que una holgura de 0,2 mm es un excelente punto de partida para obtener piezas con un ajuste preciso.
Paso 2: Elige tu talla
Una vez establecida la holgura base, ahora puede aplicarla de forma inteligente en función del ajuste deseado. Repase los tipos de ajuste desde el principio:
Para un ajuste holgado, como el de una tapa sencilla para una caja que se desea quitar fácilmente, se recomienda comenzar con una holgura mayor. Si la prueba mostró un ajuste ceñido a 0,2 mm, se podría diseñar la tapa con una holgura de 0,5 mm para asegurar que se coloque y se quite sin resistencia.
Para un ajuste perfecto, como el de dos piezas de una carcasa que deben deslizarse suavemente sin oscilar, se debe usar el valor base obtenido. Si la pieza de prueba se deslizó bien con una holgura de 0,3 mm, utilice una holgura de 0,3 mm en el diseño.
Para un ajuste a presión, donde se desea montar de forma segura un rodamiento o un pasador, es necesario reducir considerablemente la holgura. Si el ajuste inicial era de 0,2 mm, se podría probar un diseño con holgura de 0,0 mm (dimensiones exactas) o incluso una holgura negativa de -0,05 mm. Esto obliga al material del orificio a doblarse ligeramente, sujetando el objeto firmemente.
Paso 3: Diseño para la tolerancia
Aquí es donde los usuarios avanzados marcan la diferencia. En lugar de simplemente ajustar números, pueden diseñar características que hagan que sus piezas sean más tolerantes a las variaciones de espaciado. Esto es diseñar para el proceso.
Utiliza chaflanes y redondeos. Un pequeño chaflán de 45 grados en el borde delantero de un pasador y en la abertura de un orificio sirve de guía. Facilita la alineación de las dos piezas y compensa con precisión cualquier deformación o aplastamiento de la primera capa que haga que la base de la impresión sea ligeramente más ancha. Un chaflán diminuto puede marcar la diferencia entre una pieza que encaja y una que no.
Diseña características flexibles. Para los ajustes a presión y a presión, evita diseñar un pasador sólido que encaje en un orificio sólido. Este diseño es poco tolerante a errores. En su lugar, introduce flexibilidad. Para un ajuste a presión, diseña un clip flexible. Para una carcasa de rodamiento a presión, diseña una pequeña ranura en la pared de la carcasa. Esto permite que la carcasa se flexione ligeramente al insertar el rodamiento, creando un ajuste seguro sin necesidad de una precisión sobrehumana ni un martillo.
Utilice la orientación de impresión con cuidado. Como se mencionó, oriente siempre los agujeros circulares importantes verticalmente, de modo que su perfil quede en el plano de impresión X/Y. Esto producirá el agujero más redondo y preciso que su impresora pueda crear. Si necesita un agujero preciso en el lateral de una pieza, considere imprimirla en dos partes y ensamblarlas, o diseñar el agujero con forma de lágrima para que sirva de soporte a la superficie superior.
Siga la regla de tolerancia unilateral. Al diseñar un pasador y un orificio, se recomienda aplicar el valor de holgura total solo a una de las dos piezas. Por ejemplo, si necesita una holgura de 0,3 mm para un tornillo M5 (con un diámetro de 5 mm), mantenga el tornillo con un diámetro exacto de 5,0 mm y diseñe el orificio con un diámetro de 5,3 mm. Esto simplifica considerablemente la resolución de problemas y los cambios de diseño. Si el ajuste es demasiado holgado, solo tendrá que ajustar el orificio, no ambas piezas.
Solución de problemas comunes
Incluso con un buen proceso, pueden surgir problemas. Aquí presentamos algunos problemas comunes y sus soluciones.
Problema: "Mis piezas siempre quedan demasiado ajustadas y no encajan."
Soluciones: Esto suele deberse a una sobreextrusión. El primer paso es calibrar el caudal (multiplicador de extrusión). También es posible que la primera capa presente un exceso de material conocido como "pata de elefante"; para solucionarlo, puede utilizar una base o añadir un chaflán generoso al diseño. Si la calibración es correcta, simplemente aumente el valor de holgura en el software de diseño.
Problema: "Mis piezas están demasiado sueltas e inestables."
Soluciones: Esto sugiere una subextrusión. Calibra el flujo para asegurarte de no imprimir con muy poco material. Además, revisa si hay problemas mecánicos, como correas flojas, que pueden causar errores de tamaño y hacer que las piezas sean más pequeñas de lo previsto. Si la impresora está en buen estado mecánico, reduce la holgura en tu software de diseño.
Problema: "Mis agujeros siempre son más pequeños de lo que los diseñé."
Soluciones: Este es un fenómeno normal y esperado en la impresión FDM. La solución más sencilla es usar la opción "Expansión horizontal de agujeros" de tu programa de corte. Empieza con un valor de 0,1 mm y realiza una pequeña prueba. También puedes compensarlo directamente en tu software de diseño. Para obtener un agujero que se ajuste a un tornillo M3 (3 mm de diámetro), es posible que necesites diseñarlo con un diámetro de 3,2 mm o 3,3 mm. La impresión de prueba de tolerancia te dará una buena idea de cuánto debes sobredimensionar los agujeros.
La tolerancia es un proceso
En definitiva, no existe un valor universal para la tolerancia en la impresión 3D. Es una variable que depende de la máquina, el material y la configuración específicos. Lo fundamental es dejar de buscar un valor mágico y, en su lugar, adoptar un proceso fiable.
El proceso es el siguiente: Calibre su impresora minuciosamente. Compruebe su rendimiento con un calibrador de tolerancias para determinar la holgura base. Diseñe sus piezas de forma inteligente, utilizando características como chaflanes y aplicando holguras según el ajuste deseado. Finalmente, realice los ajustes necesarios.
Al comprender los factores que influyen y utilizar este enfoque sistemático, podrá pasar de la frustración a la confianza. Podrá dejar de adivinar y empezar a diseñar piezas que encajen a la perfección, directamente desde la impresora.