Publicado el 08/10/2025

Los ensamblajes en impresión 3D

Consejos

La fabricación aditiva ha transformado sectores exigentes como el aeroespacial, donde cada gramo importa y cada componente debe cumplir con estrictos estándares de rendimiento. Pero su impacto no termina en la capacidad de imprimir geometrías complejas o reducir el peso de las piezas: una de sus aplicaciones más estratégicas está en la manera en que se diseñan y ensamblan estas piezas.

La impresión 3D ya no es solo una herramienta de prototipado. Hoy forma parte integral del flujo de trabajo de producción y montaje. Entender cómo se optimizan los ensamblajes en este contexto es clave para cualquier profesional técnico que busque resultados fiables, especialmente al trabajar con tecnologías como FDM, SLA, SLS o metal.

¿Por qué diseñar pensando en el ensamblaje?

Uno de los mayores aportes de la fabricación aditiva es la posibilidad de consolidar piezas. Por ejemplo, en el sector aeronáutico, GE rediseñó una boquilla de combustible compuesta originalmente por 20 piezas soldadas, y la imprimió como una única unidad. Resultado: 25 % menos peso y una disminución radical de fallos por ensamblaje.

Sin embargo, en muchos casos el enfoque más adecuado no es consolidar, sino dividir el modelo. ¿Por qué? Para superar las limitaciones del volumen de impresión, optimizar la orientación para la resistencia mecánica, evitar soportes o imprimir con materiales distintos. En estos casos, se vuelve crítico planificar cómo se unirán esas partes tras ser impresas.

Claves de diseño para un ensamblaje eficaz

Tolerancias y encajes

Las piezas impresas en 3D raramente ofrecen la misma precisión dimensional que las mecanizadas. Por eso, al diseñar uniones (como espiga y orificio), conviene añadir holguras. Un orificio un poco más grande o una espiga más pequeña pueden compensar las desviaciones propias del proceso.

Para garantizar un ajuste correcto, se recomienda:

  • Subdimensionar orificios si se pretende hacer un post-procesado (taladrado de precisión).

  • Añadir pines de registro o ranuras guía que ayuden a alinear las piezas durante el montaje.

  • Evitar imprimir roscas directamente; mejor prever orificios para insertar tuercas o roscas metálicas.

Métodos de unión

Fuente: Purpleplatypus.Com.

Según el uso de la pieza, el montaje puede requerir tornillos, adhesivos o sistemas de encaje mecánico. Cada método impone requisitos de diseño:

  • Para tornillos, se recomienda diseñar orificios roscables o usar insertos.

  • Para pegados, es fundamental asegurar superficies planas, limpias y paralelas, que permitan buena adhesión y presión durante el secado y curado del pegamento.

Escaneo 3D: el puente entre el objeto físico y el ensamblaje digital

El escaneado 3D de alta resolución se está integrando cada vez más en el flujo de trabajo de diseño y montaje. Permite digitalizar piezas existentes con precisión para replicarlas, adaptarlas o integrarlas en nuevos sistemas. Esto es especialmente útil en contextos como:

  • Ingeniería inversa de piezas sin planos.

  • Verificación dimensional antes del ensamblaje.

  • Diseño de componentes personalizados que deben adaptarse a un sistema preexistente.

Consideraciones según la tecnología de impresión

FDM (Modelado por Deposición Fundida)

Ideal para prototipos funcionales y piezas técnicas en materiales como ABS, Nylon, PC o PEI (por ejemplo, ULTEM™ 9085 para uso aeronáutico). Las buenas prácticas para ensamblajes incluyen:

  • Imprimir los orificios ligeramente menores y luego mecanizarlos.

  • Orientar las caras críticas del ensamblaje para maximizar la precisión en el plano XY.

  • Aplicar brim o raft para mejorar la adhesión en piezas grandes y evitar deformaciones por warping.

SLA (Estereolitografía)

Su alta precisión lo hace excelente para piezas con muchos detalles o encajes delicados. Pero su fragilidad relativa requiere cuidados adicionales:

  • Evitar uniones a presión excesivamente ajustadas que puedan provocar grietas.

  • Usar resinas técnicas (tough, high-temp) si se requiere mayor resistencia mecánica.

  • Reforzar zonas de atornillado con arandelas o insertos si se va a aplicar un par o torque considerable.

Fuente: Researchgate.Net.

SLS (Sinterizado Selectivo por Láser)

Ideal para ensamblajes funcionales. Permite imprimir sin soportes, lo cual facilita el diseño de geometrías internas y piezas móviles. Las piezas SLS tienen:

  • Excelente homogeneidad mecánica (casi isotrópica).

  • Superficies ligeramente rugosas que pueden requerir lijado en zonas de contacto o movimiento.

  • Posibilidad de imprimir conjuntos articulados o con ajuste deslizante directamente.

Metal AM: menos piezas, menos unión, más rendimiento

La impresión metálica (DMLS/SLM) permite eliminar por completo algunos ensamblajes al consolidar partes. Pero cuando se necesita ensamblar:

  • Se recurre a procesos tradicionales: taladrado, roscado, fresado, soldadura.

  • Es habitual combinar impresión y mecanizado para garantizar tolerancias críticas en zonas de unión.

  • El post-procesado térmico (alivio de tensiones) y superficial es clave para preparar las zonas de contacto o ajuste.

Postprocesado de piezas impresas a partir de polímeros.

La impresión 3D es solo una parte del proceso. Para que una pieza cumpla con los requisitos técnicos y funcionales de sectores como el aeroespacial o la industria avanzada, es imprescindible aplicar técnicas de postprocesado y ensamblaje adecuadas. Desde mejorar acabados hasta asegurar uniones robustas, estos pasos determinan la calidad final del producto.

FDM: Eliminación de soportes, alisado y ajuste dimensional

Las piezas impresas por FDM requieren como primer paso la retirada de soportes, brims o rafts. Esto se realiza con alicates de corte o herramientas de desbaste. Para eliminar líneas de capa, se utilizan lijas de grano progresivo, limas o herramientas rotativas. En materiales como ABS o ASA, el alisado químico con vapor de acetona permite obtener un acabado liso cercano al moldeo por inyección.

También es habitual repasar orificios o superficies críticas mediante taladrado o fresado ligero, especialmente en piezas que se ensamblarán. Contar con un kit básico de postprocesado –cúters, lijas, herramienta rotativa, guantes, gafas de protección– es recomendable incluso para trabajos no industriales.

SLA: Limpieza, curado UV y retoque fino

En impresión con resina, el postprocesado comienza con una limpieza en alcohol isopropílico para eliminar restos de resina. Después, se realiza el curado UV (en estación dedicada o con luz solar controlada) para completar la polimerización. A partir de ahí, se eliminan las marcas de soporte con lijas finas y se puede aplicar imprimación o pintura, no solo por estética, sino para bloquear rayos UV que podrían amarillear la pieza con el tiempo.

SLS: Limpieza por chorreado, sellado y acabados funcionales

Las piezas en polvo de nailon salen con una superficie mate y ligeramente porosa. El primer paso habitual es el chorreado con microesferas o arena para eliminar el polvo adherido y suavizar la textura superficial. Luego, se puede aplicar un teñido por inmersión, un pulido mecánico (tumbling) o incluso un alisado por vapor químico. En aplicaciones exigentes, el sellado con epoxi o el recocido térmico puede mejorar la resistencia o la estanqueidad.

Postprocesado de piezas metálicas

Corte de soportes y tratamiento térmico

En tecnologías como DMLS o SLM, las piezas suelen imprimirse con soportes metálicos que se eliminan mediante corte mecánico o electroerosión (wire EDM). A continuación, se realiza un tratamiento térmico de alivio de tensiones, imprescindible para eliminar tensiones residuales.

Mecanizado y acabado superficial

Para cumplir tolerancias ajustadas, las superficies funcionales (orificios, caras planas, alojamientos) se mecanizan tras la impresión. Esto puede incluir roscado, fresado o rectificado. En sectores como el aeroespacial, el granallado (shot peening) se emplea para mejorar la resistencia a la fatiga y alisar superficies.

Control dimensional final

Tras el postprocesado, el uso de escáneres 3D o CMMs (máquinas de medición por coordenadas) permite verificar que la pieza cumple con la geometría CAD. Solo tras superar este control, la pieza puede pasar al ensamblaje.

Estrategias de montaje para piezas impresas en 3D

Fuente: Printablescenery.Com.

Unión adhesiva (pegado)

El pegado es efectivo y simple para plásticos. El cianoacrilato es ideal para PLA, mientras que epoxis bicomponentes permiten rellenar huecos o unir piezas con tolerancias relajadas. En materiales como ABS, el soldado por disolvente con acetona ofrece una unión más homogénea.

Para lograr una unión sólida:

  • Las superficies deben estar planas, limpias y secas.

  • Se recomienda lijar ligeramente para aumentar la adherencia.

  • Aplicar presión (mediante prensa o sargentos) durante el secado del pegamento mejora la calidad de la unión.

Unión mecánica: tornillos, insertos y roscas

Para uniones desmontables o sometidas a carga, los inserts metálicos (termoinsertables) son la mejor opción. Se introducen con soldador y proporcionan roscas duraderas en piezas de PLA, ABS o PETG.

En piezas de resina o zonas delgadas, se pueden usar:

  • Tuercas embebidas (diseñando cavidades hexagonales).

  • Roscado directo si el material lo permite (con precaución).

Siempre que se atornille sobre piezas impresas:

  • Diseñar refuerzos para evitar rotura por aplastamiento.

  • Usar arandelas o arandelas cónicas si hay riesgo de hundimiento.

Encajes y cierres sin tornillería

Los encajes a presión (snap-fits) o deslizantes permiten ensamblajes sin herrajes. Muy usados en carcasas, cubiertas o elementos no estructurales. Requieren pruebas, ya que la flexibilidad de la pieza depende del material y del sentido de impresión (especialmente en FDM).

Soldadura plástica o metálica

En metales, muchas piezas impresas pueden soldarse a otras si se respeta el tratamiento térmico posterior. En polímeros como PP o PE, difíciles de pegar, la soldadura por fricción o calor puede ser una alternativa.

Uso de útiles impresos para montaje

Una técnica infrautilizada pero eficaz: imprimir plantillas o útiles de ensamblaje. Sirven para posicionar piezas con precisión durante el encolado o atornillado. En lotes pequeños o montajes complejos, diseñar un útil específico en impresión 3D agiliza el proceso y mejora la calidad.

Fuente: Rowse.Co.Uk.

Conclusión: De la impresión al ensamblaje con garantías

La fabricación aditiva no termina cuando la pieza sale de la impresora. Dominar el postprocesado y el montaje es lo que convierte un buen diseño en un producto final funcional y profesional. Desde preparar correctamente una superficie hasta seleccionar el adhesivo o tornillo adecuado, cada detalle cuenta para asegurar fiabilidad y durabilidad.

Estas estrategias no solo son válidas para el sector aeroespacial. Ingenieros industriales, diseñadores de producto o makers avanzados pueden aplicarlas para mejorar sus desarrollos. La clave está en entender la impresión 3D como parte de un flujo completo de fabricación, en el que cada etapa –desde el diseño hasta la inspección final– suma calidad.

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