3D tištěné díly lze vylepšit použitím spojovacích kloubů & propojení dílů v rámci konstrukce, ale jejich 3D tisk může být rozměrově složitý. Poté, co jsem měl několik neúspěchů s 3D tiskem těchto dílů, jsem se rozhodl napsat článek o tom, jak je správně vytisknout.

Chcete-li tisknout 3D spojovací spoje & propojené díly, měli byste se ujistit, že je tiskárna správně kalibrovaná, aby nedocházelo k nedostatečnému nebo nadměrnému vytlačování, což umožní lepší rozměrovou přesnost. Mezi oběma díly chcete ponechat přiměřený prostor a vůli. Pro dosažení nejlepších výsledků použijte metodu pokusu a omylu.

Kromě toho je pro úspěšný tisk těchto dílů nutné dodržovat několik důležitých konstrukčních rad, pokud si tyto modely vytváříte sami.

To je základní odpověď na otázku, jak tisknout spojovací spoje a díly ve 3D, ale v tomto článku najdete další informace a tipy pro konstrukci, které se vám budou hodit. Čtěte tedy dál a dozvíte se více.

Co jsou to klouby?

Abychom co nejlépe vysvětlili, co jsou to spoje, použijme tuto definici ze dřevařství. Klouby jsou místem, kde jsou dvě nebo více částí spojeny dohromady, aby vytvořily větší a složitější objekt.

Ačkoli tato definice pochází z oblasti zpracování dřeva, stále platí i pro 3D tisk. Je to proto, že při 3D tisku používáme spoje ke spojení dvou nebo více dílů, abychom vytvořili větší objekt se složitější funkčností.

Klouby můžete použít například jako spojovací bod pro sestavení několika dílů do sestavy. Můžete je použít ke spojení dílů, které jsou příliš velké na to, aby se daly vytisknout na 3D tiskovém lůžku jako jeden objekt.

Můžete je dokonce použít jako prostředek umožňující určitý pohyb mezi dvěma jinak tuhými částmi. Vidíte tedy, že klouby jsou skvělým způsobem, jak rozšířit své tvůrčí obzory při 3D tisku.

Jaké jsou typy 3D tištěných spojů?

Díky 3D umělcům, kteří neustále posouvají hranice designu, existuje mnoho typů kloubů, které si můžete vytisknout ve 3D.

Volně je můžeme rozdělit do dvou kategorií: Kloubové spoje a zásuvné spoje. Podívejme se na ně.

Zámkové spoje

Kloubové spoje jsou oblíbené nejen v dřevoobrábění a 3D tisku, ale také v kamenictví. Tyto spoje se spoléhají na třecí sílu mezi dvěma lícujícími částmi, která drží spoj.

Konstrukce zámkového spoje vyžaduje na jedné části výstupek. Na druhé části je drážka nebo drážka, do které výstupek zapadá.

Třecí síla mezi oběma částmi drží spoj na místě a obvykle omezuje pohyb mezi oběma částmi, takže spojení je pevné.

Box Joint

Krabicový spoj je jedním z nejjednodušších spojů. Jedna část má na svém konci řadu prstovitých výstupků ve tvaru krabice. Na druhé části jsou vybrání nebo otvory ve tvaru krabice, do kterých výstupky zapadají. Oba konce pak můžete spojit dohromady a vytvořit tak bezešvý spoj.

Níže je uveden skvělý příklad prokládaného krabicového spoje, který byste jen velmi těžko rozebírali.

Holubičí kloub

Holubičí kloub je mírnou obměnou krabicového kloubu. Místo krabicovitých výstupků má profil spíše klínovitý tvar připomínající holubí ocas. Klínovité výstupky zajišťují lepší a pevnější uchycení díky zvýšenému tření.

Zde je holubičí kloub v akci s Impossible Dovetail Box z Thingiverse.

Spoje na pero a drážku

Spoj na pero a drážku je další variantou krabicového spoje. Tento spoj můžeme použít pro spoje, které potřebují posuvný mechanismus a další pohyby v jednom směru.

Profily jejich spojovacích bodů jsou stejné jako u skříňových spojů nebo spojů s holubičím ocasem. V tomto případě jsou však profily více rozšířené, což dává spojovaným dílům relativní volnost při vzájemném posouvání.

Vynikající provedení těchto spojů najdete ve velmi oblíbených modulárních šestihranných zásuvkách HIVE.

Jak vidíte, oranžové přihrádky se zasouvají do bílých kontejnerů, čímž vzniká spoj pero a drážka, který má svůj účel pro potřebu směrových pohybů.

Pro určité konstrukce má smysl tisknout 3D posuvné díly, takže opravdu záleží na projektu a provozu jako celku.

Klouby Snap-Fit

Zásuvné spoje jsou jednou z nejlepších možností spojení plastů nebo 3D tištěných objektů.

Jsou tvořeny přichycení nebo ohnutí spojovaných dílů do polohy, ve které jsou drženy na místě díky vzájemnému ovlivňování blokovacích prvků.

Proto je třeba tyto styčníky navrhnout tak, aby byly dostatečně pružné a vydržely namáhání při ohýbání. Na druhou stranu však musí být také dostatečně tuhé, aby po spojení dílů udržely spoj na místě.

Konzolové zásuvné spony

Konzolové zaklapnutí využívá hákový konektor na konci štíhlého nosníku jedné z částí. Ten stisknete nebo vychýlíte a zasunete do vzniklé mezery, čímž jej upevníte.

Tato druhá část má prohlubeň, do které se zasune a zacvakne hákový konektor a vytvoří tak spoj. Jakmile se hákový konektor zasune do prohlubně, získá svůj původní tvar, čímž je zajištěno těsné uchycení.

Příkladem může být mnoho návrhů snap fit, které vidíte na Thingiverse, jako je Modular Snap-Fit Airship. Její díly jsou navrženy tak, abyste je mohli nacvaknout na místo, místo abyste je museli lepit.

Níže uvedené video ukazuje skvělý návod na snadné vytváření pouzdra snap fit v aplikaci Fusion 360.

Kruhové zásuvné spoje

Prstencové zásuvné spoje se běžně používají u součástí s kruhovým profilem. Jedna součást může mít například po obvodu vystupující hřeben, zatímco její styčná část má na svém okraji vyříznutou drážku.

Když oba díly při montáži přitlačíte k sobě, jeden díl se prohne a rozšíří, dokud hřeben nenajde drážku. Jakmile hřeben najde drážku, prohýbající se díl se vrátí do původní velikosti a spoj je dokončen.

Příkladem kroužkových zásuvných kloubů jsou kulové a nástrčné klouby, uzávěry per apod.

Níže uvedené video je příkladem fungování kulového kloubu.

Torzní zásuvné spoje

Tyto typy zásuvných spojů využívají pružnosti plastů. Fungují na způsob západky. Hákový spoj s volným koncem drží dvě části pohromadě tím, že se zaklapne na výstupek na druhé části.

Chcete-li tento spoj uvolnit, můžete stisknout volný konec háčkového konektoru. Mezi další pozoruhodné typy spojů a kloubů, které můžete vytisknout ve 3D, patří panty, šroubové spoje, žlabové spoje atd.

Maker's Muse se věnuje návrhu závěsů pro 3D tisk.

Jak se 3D tisknou spojovací spoje & díly?

Obecně lze klouby a díly 3D tisknout dvěma způsoby. Mezi ně patří:

• Tisk na místě (kaptivní spoje)
• Samostatný tisk

Podívejme se na tyto metody lépe.

Tisk na místě

Tisk na místě zahrnuje tisk všech spojených dílů a spojů dohromady v sestaveném stavu. Jak říká název "captive joints", tyto díly jsou od začátku spojeny dohromady a většina z nich je často neodnímatelná.

Spojovací spoje a díly můžete vytisknout ve 3D na místě pomocí malé mezery mezi součástmi. Díky mezeře mezi nimi jsou vrstvy mezi díly ve spoji slabé.

Po vytištění tak můžete vrstvy snadno otáčet a lámat, abyste získali plně pohyblivý kloub. Touto metodou můžete navrhnout a vytisknout panty, kulové klouby, kulové a zásuvné klouby, šroubové klouby apod.

Tuto konstrukci můžete vidět v praxi na videu níže. Vyrobil jsem několik modelů s touto konstrukcí a funguje velmi dobře.

V jedné z dalších kapitol se budu podrobněji zabývat navrhováním spojů na místě.

Můžete je také vytisknout pomocí rozpustných podpůrných struktur. Po vytištění pak můžete podpůrné struktury odstranit pomocí vhodného roztoku.

Samostatný tisk

Tato metoda spočívá v samostatném tisku všech dílů sestavy a jejich následném sestavení. Samostatná metoda je obvykle jednodušší na realizaci než metoda tisku na místě.

Tuto metodu můžete použít pro torzní, konzolové a některé prstencové zásuvné spoje.

Chybí jí však volnost návrhu, kterou nabízí metoda tisku na místě. Použití této metody také prodlužuje dobu tisku a montáže.

V příští části se podíváme, jak správně navrhnout a implementovat obě tyto metody tisku spojů.

Tipy pro 3D tisk spojů a dílů

Tisk spojovacích spojů a dílů může být poměrně složitý. Proto jsem pro vás připravil několik tipů a triků, které vám pomohou, aby proces proběhl hladce.

Úspěšný 3D tisk závisí jak na designu, tak na tiskárně. Proto rozdělím tipy do dvou částí; jedna se týká designu a druhá tiskárny.

Ponořme se do toho.

Konstrukční tipy pro spojovací spoje a vzájemně na sebe navazující díly

Výběr správného odbavovacího prostoru

Vůle je prostor mezi spojovanými díly. Je velmi důležitá, zejména pokud tisknete díly na místě.

Většina zkušených uživatelů doporučuje pro začátek vůli 0,3 mm. Můžete však experimentovat v rozmezí 0,2 mm a 0,6 mm a najít, co vám nejlépe vyhovuje.

Dobrým pravidlem je použít jako vůli dvojnásobek tloušťky vrstvy, se kterou tisknete.

Vůle může být pochopitelně malá, pokud tisknete vzájemně propojené spoje, jako jsou holubičí drážky, které neumožňují relativní pohyb. Pokud však tisknete součást, jako je kulový kloub nebo závěs vyžadující relativní pohyb, musíte použít správnou toleranci.

Výběr správné vůle zohledňuje toleranci materiálu a zajišťuje, že všechny díly do sebe po tisku správně zapadnou.

Použití filetů a fazet

Dlouhé štíhlé spojovací prvky v konzolových a torzních zásuvných spojích jsou při spojování často velmi namáhány. V důsledku tlaku mohou ostré rohy u jejich základny nebo hlavy často sloužit jako ohniska prasklin a trhlin.

Proto je dobrým konstrukčním postupem eliminovat tyto ostré rohy pomocí filet a zkosení. Tyto zaoblené hrany navíc poskytují lepší odolnost proti prasklinám a lomům.

Tiskové konektory se 100% výplní

Jak jsem se již zmínil, konektory nebo klipy v některých spojích jsou během procesu spojování vystaveny vysokému namáhání. Jejich potisk se 100% výplní jim dává lepší pevnost a odolnost, aby těmto silám odolaly. Některé materiály jsou také pružnější než jiné, například nylon nebo PETG.

Použijte vhodnou šířku spojovacích svorek

Zvětšení velikosti těchto spojek ve směru Z pomáhá zvýšit tuhost a pevnost spoje. Pro dosažení nejlepších výsledků by vaše spojky měly mít tloušťku alespoň 5 mm.

Nezapomeňte při utěsňování zkontrolovat vůle

Při zvětšování nebo zmenšování modelu se mění také hodnoty vůlí. Výsledkem může být příliš těsné nebo příliš volné uložení.

Proto po škálování 3D modelu pro tisk zkontrolujte a vraťte vůli na správné hodnoty.

Tipy pro 3D tisk spojovacích spojů a vzájemně propojených dílů

Zde je několik tipů, jak tiskárnu nakonfigurovat a zkalibrovat pro co nejlepší tisk.

Zkontrolujte toleranci tiskárny

Různé 3D tiskárny mají různé úrovně tolerancí. To samozřejmě ovlivňuje velikost vůle, kterou zvolíte ve svém návrhu.

Na výsledné toleranci a lícování dílů závisí také nastavení kalibrace tiskárny a typ materiálů, které při tisku použijete.

Abyste se vyhnuli špatnému přizpůsobení, doporučuji vytisknout zkušební model tolerance (Thingiverse). Pomocí tohoto modelu budete moci určit toleranci vaší tiskárny a podle toho upravit svůj návrh.

Test tolerance Makers Muse si můžete pořídit také na webu Gumroad, jak ukazuje video níže.

Doporučuji přečíst si můj článek Jak dokonale zkalibrovat E-Steps & amp; průtok extrudéru, který vás navede na správnou cestu.

Nejprve si spoje vytiskněte a vyzkoušejte

Tisk spojovacích spojů je poměrně náročný a někdy může být frustrující. Abyste tedy neplýtvali časem a materiálem, vytiskněte a vyzkoušejte spoje jako první, než vytisknete celý model.

V této situaci vám zkušební tisk umožní otestovat tolerance a odpovídajícím způsobem je upravit před tiskem finálního modelu. Pokud je váš původní soubor poměrně velký, může být dobré jej pro testování zmenšit.

Použijte správný směr sestavení

Směr vrstvy do značné míry určuje pevnost dílů vytištěných metodou FDM.

Nejlepších výsledků dosáhnete, když budete tisknout vrstvy konektorů rovnoběžně se spoji. Místo abyste konektory stavěli svisle nahoru, stavte je vodorovně napříč konstrukční deskou.

Abyste si mohli udělat představu o rozdílech v pevnosti, které vznikají v závislosti na orientaci, můžete se podívat na video, které 3D tiskne šrouby a závity v různých směrech.

To je vše, co pro vás mám o tisku spojovacích kloubů a vzájemně na sebe navazujících dílů. Doufám, že vám tento článek pomůže vytisknout dokonalý spoj a rozšíří vaše tvůrčí možnosti.

Hodně štěstí a šťastný tisk!