Este artículo pretende explorar las diversas maneras con las que podemos generar geometrías más flexibles a través de las posibilidades que nos ofrece el BCN3D Stratos, explicaremos qué parámetros modificar, como modificarlos y las consecuencias de los cambios.
Para ello, empezaremos por definir el concepto de flexibilidad y lo diferenciaremos de la dureza ya que muchas veces se relaciona un producto blando con uno flexible, y el hecho de que sea blando, en general, depende de la dureza.
Flexibilidad: capacidad que tiene un cuerpo de doblarse fácilmente sin que exista peligro de que se rompa.
Dureza: resistencia que opone un material a su deformación plástica permanente superficial por ser rayado o penetrado
Blando: que se corta, se raya, cede o se deforma con facilidad, especialmente al presionarla.
Centraremos este artículo en el TPU de BCN3D, ya que es el material más flexible y el único termoplástico elastómero de BCN3D. Concretamente es un TPU Shore 98A, la dureza Shore es una escala de medida de la dureza elástica de los materiales, determinada a partir de la reacción elástica del material cuando se deja caer sobre él un objeto. Una dureza 98A es similar a la dureza de un neumático.
Para conseguir más flexibilidad buscaremos reducir los elementos que aportan rigidez a la pieza desde la configuración. Para ello, nos centraremos en parámetros que modifiquen el Perímetro y el Relleno. Respecto al perímetro nos centraremos en el Grosor de pared o Recuento de líneas de la pared, Grosor de Superior/Inferior o Capas superiores y Capas inferiores. Respecto al relleno nos centraremos en la Densidad de relleno y en el Patrón de relleno.
Nota: si no aparecen esos parametros en su arbol de parametros los puede activar desde Preferencias / Configurar Stratos / Ajustes y activarlos todos.
Para conseguir que nuestras piezas sean más flexibles en esencia lo que haremos será modificar la geometría. Las partes en las que se concentre más material serán las más rígidas. Las esquinas por lo general son partes en las que se concentra mucho material y por lo tanto aportan rigidez a la pieza. Las esquinas con ángulo obtuso (mayor de 90 grados) serán más flexibles que esquinas con ángulos agudos (menor de 90 grados). Geometrías orgánicas sin esquinas serán aún más flexibles, por ejemplo un cilindro.
De todas maneras sigue siendo bastante rígido, ¿por qué? Las paredes verticales desfavorecen la flexibilidad en el eje vertical, las paredes de techo y de suelo desfavorecen la flexibilidad en el plano horizontal. Es importante saber en qué dirección queremos que la pieza sea más flexible ya que podemos llegar a provocar mucha flexibilidad en una dirección concreta.
Por ejemplo, si quitamos los top y bottom del mismo cilindro que hemos impreso anteriormente nos encontramos con un cilindro al cual se le ve el patrón del relleno y que flecta muchísimo más en el plano horizontal
Nota: para quitar las capas Superiores/inferiores pondremos 0 en los parámetros Capas superiores y Capas inferiores.
De manera predeterminada nos encontraremos que el software nos pone un patrón en forma de rejilla en el relleno. Este es el típico patrón bidimensional que nos ofrece el software. Nos podemos encontrar muchos más tipos de patrones de infill, pero lo más importante para saber cual escoger es saber diferenciar entre los bidimensionales, que básicamente es el mismo dibujo en todo el eje Z, y los tridimensionales, los cuales varían su geometría en los tres ejes.
Los patrones bidimensionales aportan mucha rigidez en el eje Z y ,dependiendo del patrón, características muy distintas en el plano horizontal.
Aquí podemos ver cómo afectan los patrones bidimensionales y su orientación a la flexibilidad del plano horizontal. El patrón rejilla aporta rigidez sólo si aplicamos la fuerza de manera paralela a las líneas, pero si aplicamos los esfuerzos a 45º se comporta de manera completamente distinta. En cambio, el patrón triangular es rígido en todos los sentidos, lo mismo pasaría con el tri-hexagonal.
El patrón bidimensional que aporta más flexibilidad es el concéntrico ya que las líneas del infill no tocaran las paredes verticales y por lo tanto el infill no se opondrá a la flexión. En este caso la flexibilidad en el plano horizontal dependerá únicamente del grosor de la pared, cuanto más gruesa más rígida.
Por otro lado están los patrones tridimensionales donde se reparten las cargas equitativamente en todas las direcciones. Por lo general para un mismo porcentaje de densidad un patrón tridimensional aporta más rigidez en el plano horizontal que la mayoría de patrones bidimensionales (no más que los triángulos).
Como todos los patrones tridimensionales aportan las mismas características nos centraremos únicamente en el patrón Gyroid.
En cambio este tipo de patrones aportan mucha flexibilidad en el eje vertical respecto a la rigidez en ese eje de los patrones bidimensionales. Para entenderlo mejor, volveremos a activar las capas Superiores/inferiores y esta vez desactivaremos las Paredes.
Nota: para quitar los walls pondremos 0 en el parámetro Recuento de líneas de pared.
En caso de querer aportar más flexibilidad podemos disminuir la densidad del infill. De esta manera el patrón que generemos no será tan denso y emplearemos menos material. Por lo general, menos material es más flexibilidad.
En caso de buscar mucha flexibilidad en todos los ejes tenemos la opción de desactivar todas las paredes: tanto las verticales, como las superiores e inferiores. De esta manera, y utilizando un patrón tridimensional, generamos una pieza muy parecida al concepto de una esponja que se flexiona de forma excelente en todas las direcciones.
A modo de resumen, para potenciar la flexibilidad de nuestras piezas:
- Evitaremos esquinas en la geometría.
- Quitar Capas superiores/inferiores para más flexibilidad en el plano horizontal.
- Patrón rejilla aporta flexibilidad y rigidez horizontal dependiendo de la orientación.
- Evitaremos el patrón triangular o tri-hexagonal.
- El patrón concéntrico o 0% de infill para obtener la mayor flexibilidad en el plano horizontal.
- Quitar las paredes para más flexibilidad en el eje vertical.
- Utilizar patrones tridimensionales aporta flexibilidad en el eje vertical.
- Quitar paredes, capas superiores e inferiores para flexibilidad en todas las direcciones.
Conclusiónes
El software stratos nos da muchísimas posibilidades para modificar el comportamiento flexible de nuestras piezas. En este post hemos estudiado cómo varía el perímetro y el relleno las características mecánicas. ¿Se te ocurre alguna aplicación interesante en la que implementar alguno de estos tips?
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