Análisis Geométrico de Engranajes Cilíndricos de Polímero Impresos en 3D
Autores: Czégé, Levente; Ruzicska, Gábor
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis Geométrico de Engranajes Cilíndricos de Polímero Impresos en 3D
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Deviaciones geométricas
Engranajes de polímero
Impresión 3D
Mediciones
Rugosidad de la superficie
Precisión dimensional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, buscamos la respuesta a la siguiente pregunta: ¿qué desviaciones geométricas tienen los engranajes de polímero fabricados por impresión 3D en comparación con la geometría teórica? Desde un punto de vista práctico, la pregunta es si el engranaje moldeado por inyección actualmente instalado puede ser reemplazado por un engranaje impreso en 3D. Así, también se realizan mediciones en el engranaje de muestra y se compara con estos datos. Conociendo los datos del engranaje existente, se creó el modelo CAD y, a partir de este, se imprimieron muestras del engranaje utilizando diversas máquinas de impresión 3D. Los engranajes impresos fueron sometidos a un análisis geométrico. Durante la inspección, realizamos la medición del grosor de la cuerda del engranaje utilizando un calibrador de herramientas de engranaje, en lugar de la medición de pasador y la medición de distancia utilizando un micrómetro especial, y escaneo y análisis 3D. También se llevó a cabo una medición de la rugosidad de la superficie. Al realizar mediciones en las muestras moldeadas por inyección y las impresas en 3D, esta investigación busca evaluar la fiabilidad y las limitaciones de los engranajes impresos en 3D, proporcionando información sobre su uso industrial. Este estudio tiene como objetivo determinar si las tecnologías de impresión 3D pueden producir engranajes con suficiente precisión y calidad de superficie para aplicaciones prácticas. Basado en el análisis realizado, se sacaron conclusiones generales sobre la aplicabilidad potencial de los engranajes impresos en 3D. Los resultados experimentales indican diferencias notables en la precisión dimensional entre los engranajes fabricados utilizando Modelado por Deposición Fundida (FDM) y Sinterización Selectiva por Láser (SLS). En términos de mediciones de grosor de cuerda, los engranajes FDM exhibieron un error relativo medio de 1.96 mm, mientras que los engranajes SLS mostraron una desviación promedio significativamente mayor de 5.64 mm. Para la medición de pasador, el error relativo promedió 0.193 mm en el caso de los engranajes FDM, en comparación con 0.616 mm para los engranajes SLS. De manera similar, la medición de la distancia sobre cuatro dientes resultó en una desviación promedio de 0.153 mm para los engranajes FDM, mientras que los engranajes SLS demostraron un error medio notablemente mayor de 0.773 mm. Con respecto a la rugosidad de la superficie, se puede concluir que los engranajes fabricados por SLS exhiben un rendimiento superior en comparación con los engranajes FDM, con un valor promedio de Ra de 2.65 um frente a 9.28 um, aunque su calidad de superficie sigue siendo inferior a la del engranaje moldeado por inyección. A la luz de los mayores errores relativos observados en los engranajes SLS en comparación con los engranajes FDM, las dimensiones del modelo teórico deberían ser refinadas para mejorar la precisión de fabricación de los engranajes producidos por SLS.
Descripción
En este artículo, buscamos la respuesta a la siguiente pregunta: ¿qué desviaciones geométricas tienen los engranajes de polímero fabricados por impresión 3D en comparación con la geometría teórica? Desde un punto de vista práctico, la pregunta es si el engranaje moldeado por inyección actualmente instalado puede ser reemplazado por un engranaje impreso en 3D. Así, también se realizan mediciones en el engranaje de muestra y se compara con estos datos. Conociendo los datos del engranaje existente, se creó el modelo CAD y, a partir de este, se imprimieron muestras del engranaje utilizando diversas máquinas de impresión 3D. Los engranajes impresos fueron sometidos a un análisis geométrico. Durante la inspección, realizamos la medición del grosor de la cuerda del engranaje utilizando un calibrador de herramientas de engranaje, en lugar de la medición de pasador y la medición de distancia utilizando un micrómetro especial, y escaneo y análisis 3D. También se llevó a cabo una medición de la rugosidad de la superficie. Al realizar mediciones en las muestras moldeadas por inyección y las impresas en 3D, esta investigación busca evaluar la fiabilidad y las limitaciones de los engranajes impresos en 3D, proporcionando información sobre su uso industrial. Este estudio tiene como objetivo determinar si las tecnologías de impresión 3D pueden producir engranajes con suficiente precisión y calidad de superficie para aplicaciones prácticas. Basado en el análisis realizado, se sacaron conclusiones generales sobre la aplicabilidad potencial de los engranajes impresos en 3D. Los resultados experimentales indican diferencias notables en la precisión dimensional entre los engranajes fabricados utilizando Modelado por Deposición Fundida (FDM) y Sinterización Selectiva por Láser (SLS). En términos de mediciones de grosor de cuerda, los engranajes FDM exhibieron un error relativo medio de 1.96 mm, mientras que los engranajes SLS mostraron una desviación promedio significativamente mayor de 5.64 mm. Para la medición de pasador, el error relativo promedió 0.193 mm en el caso de los engranajes FDM, en comparación con 0.616 mm para los engranajes SLS. De manera similar, la medición de la distancia sobre cuatro dientes resultó en una desviación promedio de 0.153 mm para los engranajes FDM, mientras que los engranajes SLS demostraron un error medio notablemente mayor de 0.773 mm. Con respecto a la rugosidad de la superficie, se puede concluir que los engranajes fabricados por SLS exhiben un rendimiento superior en comparación con los engranajes FDM, con un valor promedio de Ra de 2.65 um frente a 9.28 um, aunque su calidad de superficie sigue siendo inferior a la del engranaje moldeado por inyección. A la luz de los mayores errores relativos observados en los engranajes SLS en comparación con los engranajes FDM, las dimensiones del modelo teórico deberían ser refinadas para mejorar la precisión de fabricación de los engranajes producidos por SLS.