3D-tulostettuja osia voidaan parantaa käyttämällä liitoksia ja leimoja, mutta niiden 3D-tulostaminen voi olla hankalaa. Kun näiden osien 3D-tulostamisessa on ollut joitakin epäonnistumisia, päätin kirjoittaa artikkelin siitä, miten ne tulostetaan oikein.

Jos haluat 3D-tulostaa liitosliitoksia & toisiinsa liittyviä osia, sinun on varmistettava, että tulostimesi on kalibroitu oikein, jotta se ei ali- tai ylipursota, mikä mahdollistaa paremman mittatarkkuuden. Haluat jättää sopivan määrän tilaa ja välystä kahden osan väliin. Käytä kokeilua ja erehdystä parhaan tuloksen saavuttamiseksi.

Jotta näiden osien tulostaminen onnistuisi, sinun on lisäksi noudatettava joitakin tärkeitä suunnitteluvinkkejä, jos luot nämä mallit itse.

Tämä on perusvastaus siihen, miten 3D-tulostetaan liitoksia ja osia, mutta tässä artikkelissa on lisää tietoa ja suunnitteluvinkkejä, jotka ovat hyödyllisiä. Jatka siis lukemista saadaksesi lisätietoja.

Mitä ovat nivelet?

Selittääksemme parhaiten, mitä liitokset ovat, nostetaan tämä määritelmä puuntyöstöstä. Liitokset ovat kohta, jossa kaksi tai useampi osa liitetään yhteen muodostaakseen suuremman, monimutkaisemman kohteen.

Vaikka tämä määritelmä on peräisin puuntyöstöstä, se pätee silti myös 3D-tulostukseen. 3D-tulostuksessa käytetään liitoksia kahden tai useamman osan yhdistämiseen toisiinsa, jotta voidaan luoda suurempi ja toiminnoiltaan monimutkaisempi esine.

Voit esimerkiksi käyttää niveliä liitoskohtana, kun yhdistät useita osia kokoonpanossa. Voit käyttää niveliä yhdistämään osia, jotka ovat liian suuria tulostettavaksi 3D-tulostusalustalle yhtenä objektina.

Niitä voi jopa käyttää keinona sallia liikettä kahden muuten jäykän osan välillä. Voit siis nähdä, että nivelet ovat loistava tapa laajentaa luovia näköaloja 3D-tulostuksessa.

Millaisia 3D-tulostettuja liitoksia on olemassa?

Kiitos 3D-taiteilijoiden, jotka laajentavat jatkuvasti suunnittelun rajoja, on olemassa monenlaisia niveliä, joita voit 3D-tulostaa.

Voimme jakaa ne löyhästi kahteen luokkaan; lukitusliitokset ja napsautettavat liitokset. Tarkastellaan niitä.

Lukitusliitokset

Yhteenliitokset ovat suosittuja paitsi puuntyöstössä ja 3D-tulostuksessa myös kivityössä. Nämä liitokset perustuvat kahden toisiinsa liitettävän osan väliseen kitkavoimaan, joka pitää liitoksen paikoillaan.

Toisessa osassa on uloke, ja toisessa osassa on ura, johon uloke sopii.

Molempien osien välinen kitkavoima pitää liitoksen paikallaan ja vähentää yleensä osien välistä liikettä, joten liitos on tiivis.

Laatikkoliitos

Laatikkoliitos on yksi yksinkertaisimmista lukittavista liitoksista. Toisen osan päässä on joukko laatikonmuotoisia sormimaisia ulokkeita. Toisessa osassa on laatikonmuotoisia syvennyksiä tai reikiä, joihin ulokkeet sopivat. Voit sitten liittää molemmat päät yhteen saumattomaksi liitokseksi.

Alla on hieno esimerkki lukittavasta laatikkoliitoksesta, jota on hyvin vaikea purkaa.

Palttinapyrstöliitos

Dovetail-liitos on pieni muunnelma laatikkoliitoksesta. Laatikkomuotoisten ulkonemien sijasta sen profiili on enemmänkin kiilamainen, joka muistuttaa kyyhkyn pyrstöä. Kiilamaiset ulkonemat tarjoavat paremman ja tiukemman istuvuuden lisääntyneen kitkan ansiosta.

Seuraavassa on havupilariliitos toiminnassa Thingiversen Impossible Dovetail Box -laatikossa.

Kieli- ja uraliitokset

Kieli- ja uraliitokset ovat toinen muunnelma laatikkoliitoksesta. Tätä liitosta voidaan käyttää liitoksissa, joissa tarvitaan liukumekanismia ja muita yhdensuuntaisia liikkeitä.

Niiden liitoskohtien profiilit ovat samanlaiset kuin laatikko- tai sinipyrstöliitoksessa, mutta tässä tapauksessa profiilit ovat pidemmät, mikä antaa vastakkain oleville osille suhteellisen vapaat mahdollisuudet liukua toistensa välillä.

Erinomainen toteutus näistä liitoksista on erittäin suosituissa modulaarisissa kuusikulmaisissa laatikoissa nimeltä HIVE.

Kuten näet, oranssit lokerot liukuvat valkoisten säiliöiden sisällä, jolloin syntyy kieli- ja uraliitos, jolla on tarkoitus tarvita suuntaa antavia liikkeitä.

Liukuvien osien 3D-tulostaminen on järkevää tietyissä malleissa, joten se riippuu projektista ja toiminnasta kokonaisuutena.

Snap-Fit-liitokset

Snap-fit-liitokset ovat yksi parhaista liitosvaihtoehdoista muoville tai 3D-tulostetuille esineille.

Ne muodostuvat napsimalla tai taivuttamalla vastakkain olevat osat asentoon, jossa ne pysyvät paikallaan toisiinsa vaikuttavien ominaisuuksien välisestä häiriöstä johtuen.

Nämä lukitusominaisuudet on siis suunniteltava niin joustaviksi, että ne kestävät taivutusrasitusta, mutta toisaalta niiden on oltava myös riittävän jäykkiä pitämään liitos paikallaan osien yhdistämisen jälkeen.

Cantilever Snap sopii

Cantilever snap fit -menetelmässä käytetään koukkukiinnitteistä liitintä, joka on yhden osan hoikan palkin päässä. Sitä puristetaan tai taivutetaan ja työnnetään luodun raon sisään kiinnittämistä varten.

Tässä toisessa osassa on syvennys, johon koukkukiinnitteinen liitin liukuu ja napsahtaa liitoksen luomiseksi. Kun koukkukiinnitteinen liitin liukuu syvennykseen, se saa alkuperäisen muotonsa takaisin, mikä takaa tiiviin istuvuuden.

Esimerkkinä tästä ovat monet Thingiverseissä näkyvät snap fit -mallit, kuten Modular Snap-Fit Airship, jonka osat on suunniteltu siten, että osat voidaan napsauttaa paikalleen sen sijaan, että ne tarvitsisi liimata.

Alla olevalla videolla näytetään hyvä opetusohjelma helpon snap fit -kotelon luomisesta Fusion 360:ssä.

Rengasmainen Snap Fits

Rengasmaisia salpaliitoksia käytetään yleisesti osissa, joiden profiili on pyöreä. Esimerkiksi yhden osan kehästä voi työntyä harja, kun taas sen vastakappaleen reunaan on leikattu ura.

Kun painat molemmat osat yhteen kokoonpanon aikana, toinen osa taipuu ja laajenee, kunnes harja löytää uran. Kun harja löytää uran, taipuva osa palaa alkuperäiseen kokoonsa, ja liitos on valmis.

Esimerkkejä rengasmaisista nivelistä ovat pallonivelet, kynänkorkit jne.

Alla olevalla videolla on esimerkki pallonivelen toiminnasta.

Vääntöä aiheuttavat Snap Fitsit

Tämäntyyppiset snap-fit-liitokset hyödyntävät muovin joustavuutta. Ne toimivat salvan tavoin. Vapaapäässä oleva koukkulainen liitin pitää kaksi osaa yhdessä lukkiutumalla toisessa osassa olevaan ulokkeeseen.

Voit vapauttaa tämän liitoksen painamalla koukussa olevan liittimen vapaata päätä. Muita merkittäviä liitos- ja liitostyyppejä, joita voit 3D-tulostaa, ovat saranat, ruuviliitokset, kouruliitokset jne.

Maker's Muse kertoo, miten suunnitella 3D-tulostettavia saranoita.

Miten 3D-tulostat liitosliitokset & osat?

Yleisesti ottaen voit 3D-tulostaa niveliä ja osia kahdella tavalla. Näitä ovat:

• Paikalla tapahtuva painaminen (kiinnitetyt liitokset)
• Erillinen tulostus

Tutustutaanpa tarkemmin näihin menetelmiin.

Paikalla tapahtuva tulostus

Paikalla tapahtuvassa tulostuksessa kaikki liitetyt osat ja liitokset tulostetaan koottuna yhteen. Kuten nimikin "captive joints" (kiinnitetyt liitokset) kertoo, nämä osat on liitetty yhteen alusta alkaen, ja useimmat niistä ovat usein irrottamattomia.

Voit tulostaa 3D-tulostamalla liitosliitoksia ja osia paikoilleen käyttämällä pientä välystä osien välissä. Välys tekee liitoksen kappaleiden välisistä kerroksista heikkoja.

Tulostuksen jälkeen voit siis helposti kiertää ja rikkoa kerroksia, jotta saat täysin liikkuvan nivelen. Voit suunnitella ja tulostaa saranoita, palloniveliä, palloniveliä, ruuviniveliä jne. käyttämällä tätä menetelmää.

Voit nähdä tämän mallin käytännössä alla olevalla videolla. Olen tehnyt muutamia malleja, joissa on tämä malli, ja se toimii erittäin hyvin.

Käsittelen tarkemmin paikallaan olevien liitosten suunnittelua myöhemmässä osassa.

Voit myös tulostaa ne käyttämällä liukoisia tukirakenteita. Tulostuksen jälkeen voit poistaa tukirakenteet sopivalla liuoksella.

Erillinen tulostus

Tässä menetelmässä kaikki kokoonpanon osat tulostetaan yksitellen ja kootaan sen jälkeen. Erillinen menetelmä on yleensä helpompi toteuttaa kuin print in place -menetelmä.

Voit käyttää tätä menetelmää vääntö-, konsoli- ja joissakin rengasmaisissa nivelissä.

Se ei kuitenkaan tarjoa suunnittelun vapautta, jonka print in place -menetelmä tarjoaa. Tämän menetelmän käyttö lisää myös tulostus- ja kokoonpanoaikaa.

Seuraavassa osiossa katsotaan, miten nämä molemmat menetelmät suunnitellaan ja toteutetaan oikein liitosten tulostamista varten.

Vinkkejä liitoskohtien ja osien 3D-tulostukseen

Liitosten ja osien tulostaminen voi olla melko monimutkaista, joten olen koonnut yhteen muutamia vinkkejä ja niksejä, joiden avulla prosessi sujuu helposti.

Onnistunut 3D-tulostus riippuu sekä suunnittelusta että tulostimesta, joten jaan vinkit kahteen osaan: yksi suunnittelua ja yksi tulostinta varten.

Sukelletaan suoraan asiaan.

Suunnitteluvinkkejä liitoskohtien ja toisiinsa liittyvien osien suunnitteluun

Valitse oikea välys

Välys on vastakkaisten osien välinen tila, joka on elintärkeä, varsinkin jos tulostat osat paikoilleen.

Useimmat kokeneet käyttäjät suosittelevat aluksi 0,3 mm:n välystä. Voit kuitenkin kokeilla 0,2 mm:n ja 0,6 mm:n välillä löytääksesi itsellesi parhaiten sopivan.

Hyvä nyrkkisääntö on käyttää välyksenä kaksinkertaista kerrospaksuutta tulostettavaan kerrokseen verrattuna.

Välys voi olla ymmärrettävästi pieni, kun tulostetaan yhteenliitettyjä liitoksia, kuten kielekkeitä, jotka eivät salli suhteellista liikettä. Jos kuitenkin tulostat osan, kuten pallonivelen tai saranan, joka vaatii suhteellista liikettä, sinun on käytettävä asianmukaista toleranssia.

Oikean välyksen valinnalla otetaan huomioon materiaalin toleranssi ja varmistetaan, että kaikki osat sopivat oikein yhteen tulostuksen jälkeen.

Käytä fileitä ja viisteitä

Pitkät, hoikat liittimet, jotka on asennettu konsoli- ja vääntöliitoksiin, joutuvat usein suuren rasituksen alaisiksi liitoksen aikana. Paineen vuoksi niiden tyvessä tai päässä olevat terävät kulmat voivat usein toimia halkeamien ja murtumien syttymiskohtina tai polttopisteinä.

Näin ollen on hyvä suunnittelukäytäntö poistaa nämä terävät kulmat viilojen ja viisteiden avulla. Lisäksi nämä pyöristetyt reunat kestävät paremmin halkeamia ja murtumia.

Tulosta liittimet, joissa on 100 % täyte

Kuten aiemmin mainitsin, joidenkin liitosten liittimiin tai klipseihin kohdistuu suuria rasituksia liitosprosessin aikana. 100-prosenttisen täytteen tulostaminen antaa niille paremman lujuuden ja joustavuuden, jotta ne kestävät nämä voimat. Jotkin materiaalit ovat myös joustavampia kuin toiset, kuten Nylon tai PETG.

Käytä sopivaa leveyttä liitäntäklipseille.

Liittimien koon kasvattaminen Z-suunnassa auttaa lisäämään liitoksen jäykkyyttä ja lujuutta. Liittimien paksuuden tulisi olla vähintään 5 mm, jotta saat parhaat tulokset.

Älä unohda tarkistaa välyksiä tiivistäessäsi.

Kun mallia skaalataan suuremmaksi tai pienemmäksi, myös välysarvot muuttuvat. Tämä voi johtaa siihen, että sovitus on lopulta liian tiukka tai liian löysä.

Kun olet skaalannut 3D-mallin tulostusta varten, tarkista ja palauta välys oikeisiin arvoihinsa.

Vinkkejä liitoskohtien ja toisiinsa liittyvien osien 3D-tulostamiseen

Seuraavassa on muutamia vinkkejä tulostimen konfigurointiin ja kalibrointiin parhaan tulostuskokemuksen saamiseksi.

Tarkista tulostimen toleranssi

Eri 3D-tulostimilla on erilaiset toleranssit, joten tämä vaikuttaa luonnollisesti siihen, minkä kokoisen välyksen valitset malliisi.

Lisäksi tulostimen kalibrointiasetukset ja tulostuksessa käytettävät materiaalit määräävät myös osien lopullisen toleranssin ja istuvuuden.

Jotta vältät huonot sovitukset, suosittelen tulostamaan toleranssitestimallin (Thingiverse). Tämän mallin avulla voit määrittää tulostimesi toleranssin ja mukauttaa suunnittelusi sen mukaisesti.

Makers Musen toleranssitesti on saatavilla myös Gumroadista, kuten alla olevalla videolla näytetään.

Suosittelen tutustumaan artikkeliini Kuinka kalibroida ekstruuderin E-Steps & Virtausnopeus täydellisesti, jotta pääset oikeille raiteille.

Tulosta ja testaa liitokset ensin

Liitosten tulostaminen on melko vaikeaa ja voi joskus olla turhauttavaa. Jotta vältät ajan ja materiaalien tuhlaamisen, tulosta ja testaa liitokset ensin ennen koko mallin tulostamista.

Tässä tilanteessa voit testitulostuksen avulla testata toleranssit ja säätää niitä vastaavasti ennen lopullisen mallin tulostamista. Jos alkuperäinen tiedosto on melko suuri, voi olla hyvä idea pienentää mittakaavaa testausta varten.

Käytä oikeaa rakennussuuntaa

Kerroksen suunta määrittää suurelta osin FDM-tulostettujen osien lujuuden.

Saat parhaan tuloksen tulostamalla liittimien kerrokset liitoksen suuntaisesti. Sen sijaan, että rakennat liittimet pystysuoraan ylöspäin, rakenna ne vaakasuoraan rakennuslevyn poikki.

Jotta saisit käsityksen suuntauksen aiheuttamista lujuuseroista, voit katsoa videon, jossa 3D-tulostetaan pultteja ja kierteitä eri suuntiin.

Siinä kaikki, mitä minulla on sinulle liitosten ja toisiinsa liittyvien osien tulostamisesta. Toivottavasti tämä artikkeli auttaa sinua tulostamaan täydellisen liitoksen ja laajentaa luovaa käyttöaluettasi.

Onnea ja hyvää tulostusta!