¿Cómo diseñar objetos 3D como cajas?

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Aprende cómo diseñar piezas 3D entrelazadas para corte láser con un ajuste preciso y resistente. Descubre cómo afectan las tolerancias de espesor, el ancho de corte (kerf) y qué técnicas —como nodos, radios, ranuras adicionales o sistemas de fijación— mejoran la calidad y durabilidad de tus cajas y estructuras.

Diseños de corte láser 3D entrelazados

Este método de construcción se usa más comúnmente para hacer cajas.

Debido a que los materiales de las láminas tienen tolerancias de espesor, lograr el ajuste correcto puede ser un desafío. Agregar algunas de las siguientes funciones recomendadas a sus diseños ayudará a evitar roturas y mejorará el ajuste de sus piezas (y, por lo tanto, el éxito general de su diseño).

Consulte las páginas de materiales para conocer las tolerancias de espesor del material elegido en las especificaciones técnicas. Aquí se enumera la variedad más amplia de espesores, pero normalmente las planchas están más cerca de la mitad del rango. Tenga en cuenta que incluso dentro de una plancha puede haber alguna variación.

En las páginas de materiales también se muestran los valores de ancho de corte promedio para los materiales (cuánto material se quema durante el corte). El haz de luz va centrado en las líneas del diseño.

Consejos de diseño para piezas entrelazadas

Agregar nodos: lo mejor para materiales de madera

Los nodos son pequeñas protuberancias ubicadas en las ranuras o en las lengüetas de las piezas que ayudan a compensar las variaciones de grosor del material y el ancho de corte del láser. La idea es que la ranura se haga un poco más ancha de lo necesario y los nodos garanticen la fricción y un ajuste perfecto. Los nodos funcionan mejor con materiales de madera, porque tienden a ser lo suficientemente suaves para que los nodos se compriman.

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Agregar radios: lo mejor para materiales plásticos

Para materiales como el metacrilato (que son duros, pero pueden volverse quebradizos cuando se aplica fuerza), agregar radios pequeños a las esquinas de las ranuras reduce la probabilidad de que estas secciones se agrieten bajo la presión del uso.

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Agregue asignaciones de ranuras: lo mejor para materiales plásticos

Al crear diseños ranurados, agregar líneas de corte adicionales alrededor de las ranuras permite una mayor flexibilidad y mejora el ajuste en materiales duros como los plásticos (que, de lo contrario, pueden ser bastante implacables para el ajuste).

Los rectángulos negros en este diseño fueron grabados, lo que resultó en un clic muy satisfactorio cuando las partes se juntaron (la sección grabada se alinea con el nodo en la segunda pieza).

Considere su elección de material

Los materiales como la madera MDF y el plástico Delrin tienden a tener un grosor más consistente que, por ejemplo, la madera contrachapada y el plástico acrílico, pero cada material tiene sus propios puntos altos y bajos en lo que respecta al costo, el acabado de la superficie y la resistencia. Estas cosas deben sopesarse entre sí para determinar la opción correcta para su proyecto. Consulte las páginas de materiales para obtener imágenes, descripciones y comparaciones más detalladas de las propiedades de los materiales. MatWeb.com es un gran recurso.

Fijación: si es posible, use pernos o clips

Las tolerancias para las piezas de ajuste por fricción son increíblemente estrictas y confiar en esto a menudo conduce a que las piezas no encajen bien. Pegar también es problemático porque no puedes volver a abrir las cajas, puede verse desordenado y tienes que esperar a que el pegamento se seque. Aquí hay dos técnicas de sujeción comúnmente utilizadas para cajas cortadas con láser:

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Tuercas: la forma más fácil y confiable:

Tuercas y tornillos se usan comúnmente para cajas cortadas con láser, ya que son agradables y fuertes. Si su caja contiene partes electrónicas, esto es importante. Los generadores de diseño de cajas comunes, como makercase.com, pueden crear rápidamente cajas con ‘ranuras en T’ hechas para utilizar tuercas y tornillos.

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Clips – la forma más elegante:

Si no le gusta el aspecto de los tornillos, agregar pequeños ganchos en su diseño para unir las piezas significa que no necesita ninguna otra pieza para ensamblar su caja. Aquí hay un ejemplo de una caja que se engancha (la versión ensamblada se muestra en la parte superior de este artículo):

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Este método requiere un poco de prueba para obtener el tamaño y la forma correctos del clip (la primera vez que hicimos uno de estos rompimos los clips tratando de ensamblarlo). Vale la pena buscar en los archivos de código abierto una plantilla que ya haya sido probada para este tipo de diseño. Verá algunos de estos en thingiverse.com cuando busque cajas cortadas con láser.

Para obtener ecuaciones sobre la tensión y, por lo tanto, el tamaño del clip que puede manejar el material elegido, consulte este análisis realizado en clips de plástico flexibles.

Prototipar e iterar

Puede tomar algunas pruebas para obtener un diseño perfecto, como lo describe Adafruit cuando hicieron este diseño muy inteligente de Pi Box (esta es su versión número 14, y es bastante impresionante). Probar una serie de variaciones en partes, nodos y concesiones puede ser invaluable para crear la mejor versión de su producto en el menor tiempo posible.

 

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