3D-printede dele kan forbedres ved at bruge forbindelsesled & sammenkoblede dele i designet, men det kan være svært at 3D-printe dem dimensionelt. Efter at have haft nogle fejl med 3D-printning af disse dele besluttede jeg at skrive en artikel om, hvordan man 3D-printer dem korrekt.

Hvis du vil 3D-printe forbindelsesled & dele, der griber ind i hinanden, skal du sikre dig, at din printer er kalibreret korrekt, så den ikke under- eller overekstruderer, hvilket giver en bedre dimensionel nøjagtighed. Du skal efterlade en passende mængde plads og afstand mellem de to dele. Brug forsøg og fejl for at opnå de bedste resultater.

Hvis du vil udskrive disse dele med succes, skal du desuden følge nogle vigtige designtips, hvis du selv skaber disse modeller.

Dette er det grundlæggende svar på, hvordan man 3D-printer forbindelsesled og dele, men der er flere oplysninger og designtips, som du vil finde nyttige i denne artikel. Så læs videre for at få mere at vide.

Hvad er leddene?

For at forklare, hvad samlinger er, kan vi bruge denne definition fra træarbejde. Samlinger er et sted, hvor to eller flere dele er sat sammen for at danne et større, mere komplekst objekt.

Selv om denne definition stammer fra træbearbejdning, gælder den stadig for 3D-printing, fordi vi bruger samlinger i 3D-printing til at samle to eller flere dele for at skabe et større objekt med mere komplekse funktioner.

Du kan f.eks. bruge leddene som forbindelsespunkt for samling af flere dele i en samling. Du kan bruge dem til at samle dele, der er for store til at blive udskrevet på dit 3D-printbed som ét objekt.

Du kan endda bruge dem som et middel til at tillade bevægelse mellem to ellers stive dele. Du kan se, at leddene er en fantastisk måde at udvide din kreative horisont med 3D-printning på.

Hvilke typer 3D-printede led findes der?

Takket være 3D-kunstnere, der bliver ved med at flytte grænserne for design, er der mange typer led, som du kan 3D-printe.

Vi kan groft sagt opdele dem i to kategorier: Samlinger og snap-fit-samlinger. Lad os se på dem.

Samling af leddene

Samlinger er populære ikke kun inden for træbearbejdning og 3D-printning, men også inden for stenarbejde. Disse samlinger er afhængige af friktionskraften mellem to dele, der passer sammen, for at holde samlingen.

En sammenkoblet samling er konstrueret med en fremspringende del. På den anden del er der en slids eller rille, hvor den fremspringende del passer ind.

Friktionskraften mellem de to dele holder forbindelsen på plads og reducerer normalt bevægelsen mellem de to dele, så forbindelsen er tæt.

Box Joint

Kasseforbindelsen er en af de enkleste sammenføjninger. Den ene del har en række kasseformede fingerlignende fremspring i enden. På den anden del er der kasseformede fordybninger eller huller, som fremspringene skal passe ind i. Du kan derefter samle begge ender for at opnå en sømløs forbindelse.

Nedenfor er et godt eksempel på en sammenføjning, som det er meget svært at skille ad.

Svanehale-samling

Søskendehulleddet er en lille variation af bokseddet. I stedet for boksformede fremspring har profilen mere en kileform, der ligner en duehale. De kileformede fremspring giver en bedre og tættere pasform på grund af den øgede friktion.

Her er en skæresvansforbindelse i aktion med Impossible Dovetail Box fra Thingiverse.

Fuger med tunge og rille

Tunge- og notforbindelser er en anden variant af kasseforbindelsen. Vi kan bruge denne forbindelse til forbindelser, der har brug for en glidemekanisme og andre bevægelser i én retning.

Profilerne på deres forbindelsespunkter er ligesom profilerne i boks- eller skævhalssammenføjninger, men i dette tilfælde er profilerne mere udstrakte, hvilket giver de sammenføjede dele en relativ frihed til at glide indbyrdes.

Du kan finde en fremragende implementering af disse samlinger i de meget populære modulære sekskantskuffer kaldet HIVE.

Som du kan se, glider de orange rum ind i de hvide beholdere og danner en tunge- og notforbindelse, der har et formål, som kræver retningsbestemte bevægelser.

Det giver mening at 3D-printe glidende dele til visse konstruktioner, så det afhænger virkelig af projektet og driften som helhed.

Snap-Fit-forbindelser

Snap-fit-forbindelser er en af de bedste forbindelsesmuligheder til plast eller 3D-printede objekter.

De er dannet af at de sammenkoblede dele knækkes eller bøjes i en position, hvor de holdes på plads af interferensen mellem de sammenkoblede elementer.

Du skal derfor designe disse sammenføjningselementer så de er fleksible nok til at modstå bøjningspresset, men på den anden side skal de også være stive nok til at holde leddet på plads, når delene er forbundet.

Cantilever Snap passer til

Ved den udkragede snap fit anvendes et kroget stik i enden af en slank bjælke på en af delene. Du klemmer eller bøjer det og indsætter det i det skabte hul for at fastgøre det.

Denne anden del har en fordybning, som den krogede forbindelsesdel glider og klikker ind i for at skabe forbindelsen. Når den krogede forbindelsesdel glider ind i hulrummet, genvinder den sin oprindelige form og sikrer en tæt pasform.

Et eksempel på dette er mange snap fit-designs, som du ser på Thingiverse, f.eks. det modulære snap fit-luftskib, hvor delene er designet på en måde, hvor du kan klikke delene på plads i stedet for at skulle lime dem.

Videoen nedenfor viser en god vejledning i at skabe nemme snap fit-kufferter i Fusion 360.

Ringformet snap passer til

Ringformede snapforbindelser anvendes almindeligvis på dele med cirkulære profiler. En komponent kan f.eks. have en højderyg, der stikker ud fra dens omkreds, mens dens modstykke har en rille skåret i kanten.

Når du presser de to dele sammen under samlingen, bøjer den ene del sig og udvider sig, indtil risten finder rillen. Når risten finder rillen, vender den del, der bøjer sig, tilbage til sin oprindelige størrelse, og samlingen er færdig.

Eksempler på ringformede snap fit-forbindelser omfatter kugleled, kuglehætter osv.

Videoen nedenfor er et eksempel på, hvordan et kugleled fungerer.

Torsionssnævrepasninger

Disse typer snap-fit-forbindelser udnytter plastens fleksibilitet. De fungerer på samme måde som en lås. En kroget forbindelsesdel med en fri ende holder de to dele sammen ved at hægte sig fast på en fremspringende del på den anden del.

For at frigøre denne forbindelse kan du trykke på den frie ende af den krogede forbindelse. Andre bemærkelsesværdige typer af forbindelser og samlinger, som du kan 3D-printe, omfatter hængsler, skrueforbindelser, tagrender osv.

Maker's Muse gennemgår, hvordan man designer 3D-printbare hængsler.

Hvordan 3D-printer man forbindelsesled & dele?

Generelt kan du 3D-printe samlinger og dele på to måder, bl.a:

• Udskrivning på stedet (uadskillelige samlinger)
• Separat udskrivning

Lad os se nærmere på disse metoder.

Udskrivning på stedet

Ved udskrivning på stedet udskrives alle de forbundne dele og samlinger sammen i samlet tilstand. Som navnet "captive joints" siger, er disse dele samlet fra starten, og de fleste af dem kan ofte ikke fjernes.

Du kan 3D-printe forbindelsesled og dele på plads ved at bruge et lille mellemrum mellem komponenterne. Mellemrummet mellem dem gør lagene mellem delene i leddet svage.

Så efter udskrivning kan du nemt dreje og bryde lagene for at få et fuldt bevægeligt led. Du kan designe og udskrive hængsler, kugleled, kugleled, skrueled osv. ved hjælp af denne metode.

Du kan se dette design i praksis i videoen nedenfor. Jeg har lavet et par modeller, der har dette design, og det fungerer rigtig godt.

Jeg vil komme mere ind på, hvordan man udformer samlinger på stedet i et senere afsnit.

Du kan også udskrive dem ved at bruge opløselige støttestrukturer. Efter udskrivning kan du fjerne støttestrukturerne med den relevante opløsning.

Separat udskrivning

Denne metode indebærer, at alle dele i samlingen udskrives enkeltvis og samles efterfølgende. Den separate metode er normalt lettere at gennemføre end print in-place-metoden.

Du kan bruge denne metode til torsions-, cantilever- og nogle ringformede snap-fit-forbindelser.

Den mangler dog den designfrihed, som print in-place-metoden giver. Ved at bruge denne metode øges også udskrivningstiden og monteringstiden.

I det næste afsnit vil vi se, hvordan man korrekt designer og implementerer begge disse metoder til udskrivning af samlinger.

Tips til 3D-printning af forbindelsesled og dele

Det kan være ret kompliceret at udskrive forbindelsesled og dele, så jeg har samlet nogle tips og tricks, der kan hjælpe dig med at få processen til at gå glat.

Et vellykket 3D-print afhænger både af designet og printeren. Derfor vil jeg opdele tipsene i to afsnit; et til design og et til printeren.

Lad os gå direkte ind i det.

Designtips til forbindelsesled og sammenkobling af dele

Vælg den rigtige afstand

Afstanden er mellemrummet mellem de sammenføjede dele. Den er vigtig, især hvis du printer delene på plads.

De fleste erfarne brugere anbefaler en afstand på 0,3 mm til at starte med. Du kan dog eksperimentere inden for intervallet 0,2 mm og 0,6 mm for at finde ud af, hvad der fungerer bedst for dig.

En god tommelfingerregel er at bruge det dobbelte af den lagtykkelse, du printer med, som afstand.

Afstanden kan være forståeligt nok lille, når du udskriver sammenkoblede samlinger som f.eks. skæresvinger, der ikke tillader relativ bevægelse. Hvis du udskriver en del som f.eks. et kugleled eller et hængsel, der kræver relativ bevægelse, skal du bruge den rette tolerance.

Ved at vælge den rette afstand tages der højde for materialets tolerance og sikres det, at alle dele passer korrekt sammen efter udskrivning.

Brug fileter og skråninger

Lange slanke forbindelsesstykker i cantilever- og torsions-snap-fit-forbindelser udsættes ofte for store belastninger under sammenføjningen. På grund af presset kan skarpe hjørner ved deres basis eller hoved ofte fungere som brændpunkter for revner og brud.

Derfor er det god konstruktionspraksis at fjerne disse skarpe hjørner ved hjælp af udfyldninger og affasninger. Desuden giver disse afrundede kanter bedre modstandsdygtighed mod revner og brud.

Print-stik med 100 % fyld

Som jeg nævnte tidligere, udsættes forbindelseselementerne eller clipsene i nogle samlinger for store belastninger under sammenføjningsprocessen. Ved at trykke dem med 100 % fyldning får de større styrke og modstandsdygtighed til at modstå disse kræfter. Nogle materialer er også mere fleksible end andre, f.eks. nylon eller PETG.

Brug en passende bredde på forbindelsesklemmerne

Hvis du øger størrelsen af disse clips i Z-retningen, er det med til at øge leddets stivhed og styrke. For at opnå de bedste resultater skal dine forbindelsesstykker være mindst 5 mm tykke.

Glem ikke at kontrollere dine mellemrum, når du tætner

Når en model skaleres op eller ned, ændres også afstandsværdierne. Dette kan resultere i en pasform, der ender med at være for stram eller for løs.

Så når du har skaleret en 3D-model til udskrivning, skal du kontrollere og returnere afstanden til de korrekte værdier.

Tips til 3D-printning af forbindelsesdele og dele, der griber ind i hinanden

Her er nogle tips til, hvordan du konfigurerer og kalibrerer din printer for at få den bedste udskriftsoplevelse.

Kontroller tolerancen på din printer

Forskellige 3D-printere har forskellige tolerancegrader, så det har naturligvis indflydelse på størrelsen af den afstand, du vælger i dit design.

Desuden bestemmer printerens kalibreringsindstilling og den type materialer, du bruger under udskrivning, også den endelige tolerance og pasform af delene.

Så for at undgå dårlig pasform anbefaler jeg, at du printer en tolerancetestmodel (Thingiverse). Med denne model kan du bestemme din printers tolerance og justere dit design i overensstemmelse hermed.

Du kan også få Makers Muse Tolerance Test fra Gumroad, som vist i videoen nedenfor.

Jeg vil anbefale at læse min artikel om hvordan du kalibrerer din ekstruder E-Steps & Flow Rate perfekt for at sætte dig på rette spor.

Udskriv og test leddene først

Det er ret svært at udskrive forbindelsesled og kan være frustrerende til tider. Så for at undgå at spilde tid og materialer bør du udskrive og teste leddene først, før du udskriver hele modellen.

I denne situation kan du ved hjælp af et testprint teste tolerancerne og justere dem i overensstemmelse hermed, inden du printer den endelige model. Det kan være en god idé at reducere tingene til test, hvis din oprindelige fil er ret stor.

Brug den rigtige opbygningsretning

Lagretningen bestemmer i høj grad styrken af FDM-printede dele.

For at opnå det bedste resultat skal du udskrive forbindelseslagene parallelt med samlingen. Så i stedet for at bygge forbindelseslagene lodret opad, skal du bygge dem vandret på tværs af byggepladen.

For at give dig en idé om de styrkeforskelle, der opstår med orienteringen, kan du se videoen med 3D-print af bolte og gevind i forskellige retninger.

Det er alt, hvad jeg har at fortælle dig om udskrivning af forbindelsesled og sammenkoblede dele. Jeg håber, at denne artikel hjælper dig med at udskrive det perfekte led og udvider din kreative rækkevidde.

Held og lykke og god udskrivning!