Trinquete y uñeta: un diente por carrera, sin retroceso
Un trinquete es un mecanismo que solo sabe decir que sí en una dirección. Empujas la uñeta y la rueda avanza un diente; sueltas, y la rueda no puede recular ni un pelo. Esa terquedad direccional —avanzar a saltos, no retroceder jamás— es lo que late dentro de un gato de coche, un tensor de bridas, una llave de carraca o cualquier mecanismo de cuerda. Y todo el mecanismo se sostiene sobre una sola decisión geométrica: la asimetría del diente. Acierta con la forma de ese diente y con la precarga de la uñeta y tendrás un avance limpio con un clic firme; fállalas y tendrás una rueda que patina hacia atrás o una uñeta que se redondea en la tercera carrera.
El diente asimétrico es todo el mecanismo
Mira un diente de trinquete de perfil y verás que no es simétrico como el de un engranaje: tiene dos flancos con trabajos opuestos. Uno es una rampa suave, tendida; el otro es una cara abrupta, casi radial respecto al centro de la rueda. Esa asimetría no es estética, es la cinemática entera.
Cuando la rueda gira en el sentido de avance, la punta de la uñeta sube por la rampa suave de cada diente, resbala por encima y cae en el hueco siguiente. La rampa convierte el giro en un pequeño levantamiento de la uñeta que esta salva sin esfuerzo: el avance queda libre. Cuando algo intenta hacer girar la rueda al revés, la uñeta encuentra la otra cara: la abrupta. Ahí no hay rampa por la que escurrirse. La uñeta topa de plano contra el flanco de bloqueo y entonces la fuerza, en lugar de levantar la uñeta, la empuja contra su asiento. La rueda se queda clavada.
La clave física está en hacia dónde apunta la cara de bloqueo. Si esa cara estuviera inclinada como una rampa, la fuerza de retroceso se descompondría en una componente que levantaría la uñeta: exactamente la cuña que querías evitar, la misma lógica que separa un snap liberable de uno permanente. Por eso el flanco de bloqueo se lleva lo más cerca posible de la línea radial —ángulo de presión cercano a cero o ligeramente negativo respecto a la radial—, de modo que la línea de contacto pase por el pivote de la uñeta o quede por detrás de este, sin brazo de palanca que la desvíe. Cuando se diseña así, tirar hacia atrás solo aprieta más el contacto: la unión se autobloquea. El límite ya no es que la uñeta suelte —no soltará—, sino lo que aguante el diente; en FDM ese límite es la resistencia del flanco a cortante, y lo veremos al final.
Un diente por carrera: el avance va a pasos
El trinquete no da movimiento continuo, da pasos. En su configuración mínima, cada vez que accionas la palanca la uñeta motriz arrastra la rueda exactamente el ángulo de un diente y se detiene; al volver la palanca, la uñeta motriz resbala hacia atrás sobre la rampa de los dientes —sin mover la rueda, porque la de retención la sujeta— y se prepara para el golpe siguiente. Ese es el ciclo: empujar, indexar, retroceder en vacío, repetir. Que avance un diente por carrera no es ley del mecanismo: una carraca real indexa los dientes que quepan en el arco de oscilación de la palanca, así que el paso por carrera lo fijas tú con el ángulo de la palanca frente al paso angular del diente.
De ahí sale el compromiso central del diseño, y conviene tenerlo claro antes de dibujar nada. El número de dientes fija la resolución del avance. Muchos dientes pequeños te dan pasos finos, un avance casi continuo y un control angular preciso. Pocos dientes grandes te dan pasos bastos pero dientes robustos. Y no puedes tener las dos cosas: a igualdad de diámetro de rueda, cada diente que añades adelgaza todos los demás. En FDM esto pesa el doble, porque un diente impreso ya nace con menos sección útil de la que dibujaste y con un flanco de bloqueo que trabaja a cortante. Si necesitas pasos finos, sube el número de dientes sabiendo que sacrificas el par que aguanta cada uno; si necesitas que el mecanismo aguante carga, quédate con pocos dientes y pasos largos.
El mismo número manda en el tacto. El clic característico no es un adorno: es el sonido de la uñeta saltando el filo de cada diente y golpeando el fondo del hueco siguiente. Más dientes, más clics por vuelta y una retención más fina; menos dientes, clics más espaciados y más contundentes. La resolución del avance y la resolución del clic son el mismo número.
La uñeta de flexión: el muelle que no compras
Una uñeta necesita algo que la mantenga apoyada contra los dientes en todo momento. Si pierde el contacto, deja de retener y la rueda se va atrás. En un mecanismo metálico eso lo hace un muelle aparte. En FDM tienes una opción mucho mejor, y es donde el proceso brilla de verdad: fundir la uñeta y su muelle en una sola pieza, haciendo la propia uñeta un brazo en voladizo que flexa. El voladizo es el muelle. No hay resorte que comprar, ni montar, ni que se pierda.
Esto convierte la uñeta en un problema de viga en voladizo, con toda la física que eso arrastra. Como en un snap, la geometría impone cuánto se levanta la punta en cada salto, así que lo que importa no es la fuerza sino la carrera de flexión. Para una carrera dada, la deformación máxima vive en la fibra exterior de la raíz, donde el brazo se une al cuerpo, y la tensión en esa raíz crece de forma lineal con el grosor del brazo y baja con el cuadrado de su longitud. La consecuencia práctica es la misma que en cualquier lengüeta impresa: alargar el brazo paga el doble que afinarlo. Una uñeta corta y rechoncha parece más robusta y es justo lo contrario: trabaja cerca de su límite en cada salto y se relaja o se parte en la raíz. Dale longitud al brazo y redondea su raíz con un radio de acuerdo de al menos la mitad del grosor (r ≈ 0,5·t); por debajo de ahí el factor de concentración se dispara y la uñeta se descose por la raíz antes de que el resto del brazo se entere.
Precarga: el ajuste que falla por los dos lados
La fuerza con la que la uñeta apoya contra los dientes es el ajuste más delicado del mecanismo, porque falla por los dos extremos. Con poca precarga, la uñeta no llega a asentar en el fondo del diente: queda apoyada en mitad del flanco, salta los dientes en lugar de engancharlos o se desengancha sola con la primera vibración. La rueda recula. Con demasiada precarga, aprieta tanto contra la rampa que avanzar cuesta un esfuerzo notable: el rozamiento sube en cada carrera, los flancos se desgastan antes y el clic se vuelve un raspado.
El punto medio se busca con la geometría, no apretando el muelle. La uñeta debe caer hasta el fondo del hueco entre dientes —ahí descansa, ahí retiene— y la rampa del diente debe ser lo bastante suave para que la uñeta la suba sin pelearse en el avance: un ángulo de la rampa del orden de 20° a 40° respecto a la tangente reparte bien el levantamiento. Una rampa demasiado empinada obliga a la uñeta a levantarse de golpe en cada paso, lo que se siente como un avance duro y a tirones; una rampa tendida reparte ese levantamiento a lo largo del giro y deja el avance fluido. Diseña primero el contacto en el fondo del diente y luego ajusta la rampa para que el levantamiento sea suave; la precarga sale de la geometría del brazo, no de forzarlo.
Y recuerda que el agujero del pivote, tanto el de la rueda como el de la uñeta motriz, es un ajuste impreso como cualquier otro: necesita su holgura deslizante para girar libre, calculada sobre el diámetro medido y no sobre el nominal, porque el agujero impreso nace estrecho y el eje nace grueso. Si lo dejas a cero, la rueda gira agarrotada y la precarga de la uñeta deja de mandar. El método para fijar ese hueco está en Tolerancias para piezas que se mueven.
Imprímelo para que el flanco de bloqueo trabaje a favor de las capas
Aquí entra la trampa propia del FDM: la pieza es anisótropa, fuerte a lo largo de los cordones y débil entre capas, donde solo la sujeta la adhesión de una capa con la siguiente. El flanco de bloqueo de cada diente es el punto donde se concentra todo el par de retención, y trabaja a cortante. Si lo orientas mal, no se rompe el plástico bueno: delamina entre dos capas, se descascarilla el diente y la rueda empieza a patinar hacia atrás.
La regla es imprimir la rueda con su cara plana sobre la cama, los dientes en el plano XY. Así cada diente es un perfil macizo cuyo flanco de bloqueo opone la sección continua del cordón a la fuerza de retroceso, no la unión débil entre capas. Imprimir la rueda de canto, con las capas apiladas en la dirección en que empuja la uñeta, alinea el plano débil justo con el flanco más cargado: es la receta para que los dientes se descabecen. Lo mismo vale para la uñeta de flexión, que debe flexar en el plano de las capas para que cada salto siga los cordones en lugar de despegarlos; el porqué completo de esta orientación está en Orientación de capas para el movimiento.
Imprimir la pieza ya montada (print-in-place) es perfectamente viable —la rueda, la uñeta y el eje salen funcionando de la cama—, pero solo si cuidas dos cosas a la vez: la holgura del eje, para que la rueda gire sin fusionarse con su soporte, y la precarga de la uñeta. Y aquí va el matiz que más se confunde: la uñeta se modela en su posición relajada, apenas rozando el diente, no flexada de fábrica. La precarga nace del montaje geométrico mínimo —que la punta caiga en el hueco—, no de imprimir el brazo ya deformado contra el diente; un brazo impreso en interferencia es justo el que el recuadro de arriba te dice que evites, porque queda pretensado en reposo y fluye.
Los modos de fallo de un trinquete impreso son tres y todos predecibles. El primero, dientes que se redondean o se rompen en el flanco de bloqueo bajo par: pocos dientes más gruesos y la orientación correcta lo evitan. El segundo, la uñeta de flexión pierde precarga por fatiga o por fluencia del material y deja de enganchar: un brazo largo, una raíz redondeada y poco pretensado en reposo lo retrasan. El tercero, retroceso porque la uñeta de retención se desengancha: casi siempre es un flanco de bloqueo demasiado inclinado que generó la cuña que no debías permitir, o una precarga insuficiente. Si tu trinquete recula, empieza por mirar el ángulo del flanco abrupto antes que cualquier otra cosa.
La uñeta es, al fin y al cabo, un snap que engancha y suelta muchas veces en lugar de una sola; las mismas reglas de geometría del gancho, raíz redondeada y orientación que gobiernan un encaje permanente gobiernan aquí cada salto. Si vas a diseñar la uñeta a fondo, Snap-fits que no se sueltan te da la mecánica del brazo en voladizo que aquí solo hemos rozado.