Conjuntos y cadenas de tolerancias
Un ajuste suelto es fácil: eliges una holgura, imprimes, listo. El lío empieza cuando las piezas se encadenan. Un soporte se atornilla a una placa, la placa lleva un raíl, el raíl sostiene un carro — y para cuando llegas a la última pieza, todos los pequeños errores de las anteriores se han acumulado y el agujero final falla a su tornillo por medio milímetro. Nadie diseñó ese error; se acumuló. Gestionar esa acumulación es la cadena de tolerancias, y es lo que separa un conjunto que encaja con un clic de uno que tienes que limar entre maldiciones.
Los errores se suman a lo largo de la cadena
Aquí está la aritmética que pilla a todo el mundo. Digamos que cada pieza impresa mantiene ±0,1 mm — una tolerancia FDM razonable. Apila tres de ellas de modo que sus errores se alineen, y la cadena puede irse ±0,3 mm. Apila cinco y estás en ±0,5 mm. Las tolerancias se suman, y se suman en la peor dirección justo cuando menos te lo puedes permitir.
Así que la pregunta de presupuesto real no es "¿cuánto de apretada está cada pieza?". Es "¿cuánto error total puede absorber la última característica de la cadena y seguir funcionando?". Trabaja hacia atrás desde ahí.
Referencias: mide todo desde un mismo sitio
La forma más eficaz de frenar una cadena de tolerancias es dejar de encadenar. Si la pieza B se posiciona respecto a la pieza A, y la pieza C se posiciona respecto a la B, cada error se compone. En su lugar, posiciona todo respecto a una referencia — una referencia (datum).
Elige una cara y un borde (o un agujero) como origen de una pieza, y acota cada característica importante desde esa misma referencia en lugar de desde la característica anterior. Ahora un error en una característica no se propaga a la siguiente; todas se miden desde el mismo punto fijo, así que se mantienen independientes en vez de sumarse.
En un conjunto físico la misma idea es una característica de posicionamiento: un saliente, un pivote, un resalte que define dónde se sitúan dos piezas una respecto a la otra, y todo lo demás cuelga de eso. Una caja de RaspberryPi que posiciona la placa por sus cuatro agujeros de montaje y deja que los recortes de los puertos floten con una holgura generosa siempre cerrará; una que intenta que la placa y cada puerto se ajusten a sus paredes se agarrotará en la primera impresión.
No ajustes lo mismo dos veces
La cadena de tolerancias autoinfligida más común es el doble ajuste — restringir una unión en dos sitios a la vez. Una tapa que se registra a la vez en un labio interior y en un reborde exterior tiene que acertar dos holguras simultáneamente; falla cualquiera por una décima y no se asienta. Dos pasadores en dos agujeros apretados pelean entre sí a menos que los agujeros estén perfectamente espaciados, cosa que no estarán.
La regla: una característica posiciona, el resto holga. Haz que un pivote sea un ajuste de posicionamiento justo y que el agujero del segundo pivote sea una ranura o una holgura sobredimensionada, de modo que se posicione sin sobrerrestringir. Registra la tapa en el reborde o en el labio, no en ambos. Deja que una característica haga el trabajo de precisión y libera a las demás para que absorban el error.
Diseña un hueco que se trague la cadena
Una vez que los errores son independientes y no estás haciendo doble ajuste, dale al juego acumulado un sitio donde ir: una única holgura deliberada dimensionada para absorber toda la cadena.
En una pila de tres placas que se atornillan a través de un agujero común, haz los agujeros de tornillo de las placas central y superior con holgura generosa (usando los números de Holguras impresas reales) y deja que la de abajo posicione. El tornillo encuentra su camino; el juego vive en agujeros que no necesitan ser precisos. No estás eliminando los ±0,3 mm — no puedes — estás eligiendo dónde aterrizan, en un hueco al que le da igual, en lugar de en el único ajuste al que le importa.
Esa es toda la disciplina: nombra tus referencias, ajusta cada unión una sola vez, y encamina el inevitable error acumulado hacia una holgura que diseñaste a propósito. Haz eso y un conjunto de varias piezas se monta a la primera, en lugar de convertirse en una sesión con una lima y una pistola de calor.