Nervios, cartelas y redondeos

Una pieza cede de más y el instinto es hacerla más gruesa. En FDM esa es casi siempre la decisión equivocada: una pared gruesa gasta filamento a manos llenas, tarda una eternidad, se imprime con más relleno y más perímetros de los que la pieza necesita y, aun así, rinde poco para lo que cuesta. Lo que de verdad vence la flexión no es la masa: es la forma. Un nervio puesto de canto, una cartela que triangula una esquina y un redondeo que reparte la tensión te dan la rigidez que buscas con una fracción del plástico. Las paredes y los perímetros llevan la carga —lo desarrolla Paredes, perímetros y relleno—, y estos tres detalles colocan ese material portante justo donde la pieza lo necesita.

Un nervio rinde por el canto, no por el grueso

Un panel plano se dobla como un cartón. Crúzalo con un nervio fino puesto de canto y se vuelve drásticamente más rígido, y la razón está en cómo influye el canto en el cálculo. La rigidez a flexión de una sección crece con el cubo de su canto: si triplicas el canto del nervio, no multiplicas la rigidez por tres, sino por veintisiete. El grueso de pared, en cambio, solo entra de forma lineal.

Esa asimetría lo cambia todo. Engrosar un panel de 2 a 4 mm duplica el material y duplica la rigidez. Dejarlo en 2 mm y añadirle encima un nervio de canto generoso suma muy poco plástico y multiplica la rigidez del conjunto, porque todo el trabajo contra la flexión lo hace ese canto, alejado del plano neutro. Por eso un nervio alto y delgado siempre gana a una pared gruesa: pones el material lejos del plano neutro, que es justo donde trabaja.

El nervio aporta rigidez, no resistencia bruta: rinde mientras la pared a la que se une no ceda. Por eso un nervio que arranca de una pared fina y endeble arrastra consigo la pared al flexionar. El nervio levanta el canto; la pared tiene que estar a la altura.

Un nervio se dimensiona en perímetros enteros

La tentación es evidente: si el canto rinde tanto, ¿por qué no engrosar también el nervio para que aguante más? Porque en FDM un nervio grueso no se imprime macizo. El laminador lo llena con perímetros completos por cada lado; si el grueso no cuadra con un número entero de cordones, queda un núcleo central demasiado fino para meter otro perímetro y demasiado ancho para cerrarse, y ahí el software mete un relleno disperso que casi no trabaja. Ganas volumen, no rigidez.

Por eso el grueso del nervio se razona en cordones, no en milímetros sueltos. Con boquilla de 0,4 mm y cordón de ~0,4 mm, los grosores que salen macizos son ~0,8 mm (dos perímetros) o ~1,2 mm (tres perímetros): dos paredes que se tocan en el centro, plástico continuo de lado a lado. Haz el nervio igual a un múltiplo entero del ancho de cordón y se imprime sólido; ponlo en una medida intermedia y le dejas el núcleo hueco dentro. Fino y entero trabaja; grueso y a ojo solo abulta y se queda hueco.

Hay un segundo motivo, este más marginal en FDM que en moldeo, pero real: una concentración de material en la unión nervio-pared se enfría más despacio que la pared fina de alrededor y, al contraerse, puede hundir levemente la cara opuesta —el rechupe (sink mark)—. En una pieza impresa filamento a filamento el efecto es pequeño, pero un nervio que ya cuadra en dos o tres perímetros lo evita de paso: no acumula material de sobra en la raíz.

Cuida hacia dónde apilan las capas el nervio

Hay una trampa que no aparece en ningún cálculo de rigidez, porque ese cálculo supone un material isótropo y una pieza FDM no lo es. La unión entre capas ronda el 40-80 % de la resistencia que tiene el material a lo largo del cordón, así que la pieza es fuerte dentro de la capa y débil entre capas, siempre en perpendicular al eje Z.

Esto decide si un nervio o una cartela cumplen su función o se desprenden. Un nervio carga la unión nervio-pared a tracción; si esa unión queda en un plano de capa, la carga tira de separar las capas y el refuerzo se delamina mucho antes de lo que dice la geometría del triángulo. La regla geométrica —triangula y rigidiza— es correcta, pero incompleta sin la otra mitad: orienta la pieza para que la carga crítica no caiga en la dirección Z. Y un nervio que sobresale en voladizo necesita quedar a menos de unos 45° respecto a la vertical, o pedirá soporte. El refuerzo más elegante no sirve de nada si las capas apuntan hacia donde luego tira la carga.

Una cartela triangula esquinas y voladizos

Donde dos caras se encuentran en ángulo y una de ellas toma carga —una escuadra en L, la pestaña de un estante, la base de un gancho, un voladizo— la unión es el punto débil. Cargada, la esquina tiende a abrirse como una bisagra: las dos caras giran una respecto a la otra justo por la arista que las une.

Una cartela (una membrana triangular que puentea la esquina interior) lo impide triangulando la unión. Un triángulo no puede deformarse sin que cambie la longitud de sus lados, así que la cartela ata las dos caras y convierte un ángulo que se abría en una estructura rígida. Es el mismo principio del tirante diagonal de una estantería o del refuerzo de una escuadra metálica: rigidizas un rectángulo metiéndole una diagonal.

Mantén la cartela del mismo grosor que las paredes, para que se imprima como perímetros macizos. Que llegue a unos dos tercios del recorrido de cada cara: ahí captura la mayor parte de la flexión, y agrandarla más aporta poco. Y, como con los nervios, en una esquina ancha reparte el refuerzo: dos o tres cartelas a lo largo ganan a una sola central y alta.

Un redondeo reparte la tensión que una esquina concentra

Un último detalle no rigidiza, pero evita que la pieza se rompa: el redondeo de las esquinas interiores. Una esquina interior viva —un rincón reentrante de radio cero— es un concentrador de tensiones. La carga que recorre la pieza, en lugar de repartirse por el material, se amontona en ese punto: la tensión local se dispara muy por encima de la media, y ahí es donde arranca la grieta, haya o no una línea de capa que coincida.

Redondea ese rincón y le darás a la tensión por dónde fluir. La carga recorre la curva en vez de clavarse en un vértice, el pico local baja y el punto de arranque de grieta desaparece. Es de las mejoras de resistencia más baratas que hay en CAD: en una esquina del plano XY no cuesta ni un gramo ni un segundo de impresión, y a menudo aumenta de forma notable la carga que la esquina soporta antes de partirse —en el entorno de duplicarla, aunque la cifra exacta depende de la geometría y de hacia dónde corren las capas.

Y conecta con todo lo anterior: justo donde un nervio o una cartela se clava en una pared tienes una esquina interior viva, exactamente en la raíz que más trabaja. Refuerzas la pieza con el nervio y, de paso, le introduces un concentrador en la base. Redondea también esa unión, o el refuerzo acabará siendo el punto de arranque de la grieta. Eso sí: un redondeo cóncavo en la raíz del nervio se imprime limpio solo en ciertas orientaciones —según cómo quede respecto a la cama puede salir como un voladizo escalonado o pedir soporte—, así que comprueba que la raíz cae en una orientación donde el radio se imprima de verdad.

• Esquinas interiores (reentrantes): redondea siempre. Un radio de 1–2 mm ya neutraliza una entalla propensa a agrietarse. La raíz de cada nervio y de cada cartela cuenta como esquina interior.
• Esquinas exteriores: un pequeño chaflán o redondeo ayuda a imprimir —primera capa más limpia, menos pie de elefante—, pero para la resistencia importa mucho menos. El concentrador vive en el rincón interior, no en la arista de fuera.

Junta los tres y rigidizas una pieza sin recurrir a más grosor: nervios que vencen la flexión por el canto, cartelas que triangulan las esquinas para que no se abran, y redondeos que reparten la tensión donde se amontonaría. Material fino, bien dispuesto y bien orientado, gana a material grueso en cualquier máquina FDM. Cuando ya tengas las paredes en su sitio, el siguiente paso es quitar el plástico que no trabaja, como explica Aligerado.