Engranajes 3D para Pletinas de Casete: Tolerancias y Perfil de Diente
Por qué se rompen los engranajes originales
La mayoría de pletinas de los años 70 y 80 (Aiwa, Nakamichi, Technics, Pioneer) usan engranajes de poliacetal (POM) o nailon que, con el calor y el paso del tiempo, se vuelven frágiles. El engranaje de la bobina de arrastre y los del modo de transporte (play, avance rápido y rebobinado) son los que más sufren. La avería clásica es una grieta radial que parte del cubo hacia la llanta: el engranaje pierde apriete sobre el eje y empieza a patinar, similar a los problemas de ajuste que pueden surgir en carcasas de plástico snap-fit. Si alguna vez has abierto una de estas máquinas y visto una pieza de plástico amarillento partida en dos, ya sabes de qué hablo.
Cómo medir el engranaje original
Antes de dibujar nada, extrae el engranaje y mide con un calibre o pie de rey. No confíes en la memoria ni en una foto: apunta los números.
- Número de dientes (Z): cuenta dos veces para no equivocarte.
- Diámetro exterior (De): en milímetros, con dos decimales.
- Diámetro del eje (d): el agujero central, crítico para el ajuste.
- Anchura (b): el grosor del diente.
Con esos datos calculas el módulo (m), la magnitud que define el tamaño del diente en el sistema métrico:
m = De / (Z + 2)
Un engranaje con 24 dientes y un diámetro exterior de 13 mm tiene módulo m = 13 / 26 = 0,5. Los módulos habituales en pletinas de casete son 0,4, 0,5 y 0,7. Si el resultado no coincide con un valor estándar, redondea al módulo normalizado más cercano y comprueba de nuevo el diámetro. Un decimal de diferencia puede parecer una tontería, pero ahí es donde empiezan la mayoría de los dolores de cabeza.
Perfiles de diente: evolvente frente a trapezoidal
Aquí es donde más engranajes impresos fracasan, y con diferencia. Mucha gente dibuja dientes triangulares o trapezoidales “a ojo” pensando que con que encajen ya vale, y el resultado ruge, vibra y termina desgastando también al engranaje vecino.
El perfil correcto para transmisión de potencia es la evolvente (involute), el mismo que usan los engranajes originales. Sus ventajas:
- El contacto entre dientes rueda en lugar de deslizar, con menos fricción y ruido.
- La relación de transmisión se mantiene constante aunque la distancia entre ejes varíe ligeramente.
- Tolera pequeños errores de impresión sin atascarse.
El ángulo de presión estándar es 20° (a veces 14,5° en mecanismos muy antiguos). Usa un generador de engranajes, como FreeCAD, Fusion 360 con el complemento SpurGear, o la herramienta de engranajes de OpenSCAD/PrusaSlicer, en lugar de dibujar los dientes a mano. Basta con especificar módulo, número de dientes y ángulo de presión: el programa genera la evolvente exacta en segundos, algo que a mano te llevaría horas y saldría mal de todos modos.
Tolerancias que realmente funcionan
La impresión FDM introduce errores sistemáticos, así que hay que compensarlos desde el diseño. Estas son las tolerancias que funcionan en la práctica:
- Diámetro del eje: deja entre 0,05 y 0,1 mm de holgura. Si el eje mide 2,00 mm, imprime el agujero a 2,05–2,10 mm.
- Espesor del diente: imprime a tamaño nominal; la contracción del PLA (0,3–0,5 %) se compensa con un flujo bien calibrado.
- Diámetro exterior: admite ±0,1 mm sin problemas gracias al perfil de evolvente.
- Holgura entre dientes (backlash): entre 0,1 y 0,2 mm es ideal para un giro suave; más produce ruido, menos puede trabar el mecanismo.
Con una impresora de resina (SLA/DLP) puedes bajar a ±0,02 mm y obtener dientes prácticamente perfectos, ideales para engranajes pequeños de módulo 0,4. Con FDM, una boquilla de 0,25 mm o 0,4 mm y una altura de capa de 0,1 mm dan buenos resultados, siempre que orientes el engranaje plano sobre la cama de impresión (tumbado de canto, olvídate).
Materiales recomendados
- PLA: fácil de imprimir y preciso, suficiente para pletinas de uso ocasional. Evítalo en zonas calientes, se deforma antes de lo que crees.
- PETG: más resistente a la fatiga y algo flexible; buena opción general si no sabes por cuál decidirte.
- Nailon: el más parecido al original (POM/nailon), autolubricante e ideal para engranajes de arrastre, aunque más difícil de imprimir (higroscópico, exige secado previo).
- Resina estándar o “tough”: máxima precisión para dientes pequeños, donde cada décima cuenta.
Ajuste final y prueba
Antes de montar, verifica el ajuste en seco: el engranaje debe girar libre y sin bamboleo. Si queda justo, un escariado suave del agujero con una broca del mismo diámetro suele resolver el problema en un par de pasadas. Monta la pletina, dale al play y escucha con atención: un zumbido constante indica exceso de holgura o un perfil incorrecto, y toca revisar antes de dar la reparación por buena.
Conclusión
Imprimir engranajes de repuesto para una pletina de casete vintage es totalmente viable si respetas el módulo original, usas perfil de evolvente a 20° y controlas las tolerancias del agujero y de la holgura entre dientes. Con un generador de engranajes, el material adecuado y una medición cuidadosa, puedes devolver la vida a un clásico por unos céntimos de material, y de paso quedarte con una pieza de repuesto para el día que vuelva a fallar.