Piesele imprimate 3D pot fi îmbunătățite prin utilizarea îmbinărilor de conectare & piesele de interblocare în cadrul designului, dar pot fi dificil de imprimat 3D din punct de vedere dimensional. După ce am avut câteva eșecuri cu imprimarea 3D a acestor piese, am decis să scriu un articol despre cum să le imprimăm 3D corect.

Pentru a imprima 3D îmbinări de conectare & piese care se întrepătrund, trebuie să vă asigurați că imprimanta dvs. este calibrată corespunzător, astfel încât să nu fie sub sau supraextrudată, permițând o mai bună precizie dimensională. Doriți să lăsați o cantitate adecvată de spațiu și de spațiu liber între cele două părți. Utilizați încercarea și eroarea pentru cele mai bune rezultate.

În plus, pentru a imprima cu succes aceste piese, va trebui să urmați și câteva sfaturi importante de proiectare, dacă creați aceste modele de unul singur.

Acesta este răspunsul de bază privind modul de imprimare 3D a îmbinărilor și pieselor de conectare, dar există mai multe informații și sfaturi de proiectare pe care le veți găsi utile în acest articol. Așadar, continuați să citiți pentru a afla mai multe.

Ce sunt articulațiile?

Pentru a explica cel mai bine ce sunt îmbinările, să luăm această definiție din prelucrarea lemnului. Îmbinările sunt un loc în care două sau mai multe părți sunt unite pentru a forma un obiect mai mare și mai complex.

Deși această definiție provine din domeniul prelucrării lemnului, ea este valabilă și pentru imprimarea 3D, deoarece în cadrul imprimării 3D folosim îmbinările pentru a uni două sau mai multe piese pentru a crea un obiect mai mare cu o funcționalitate mai complexă.

De exemplu, puteți utiliza îmbinările ca punct de conexiune pentru asamblarea mai multor piese într-un ansamblu. Le puteți utiliza pentru a îmbina piese prea mari pentru a fi tipărite pe patul de imprimare 3D ca un singur obiect.

Le puteți utiliza chiar și ca mijloc de a permite o anumită mișcare între două părți altfel rigide. Așadar, puteți vedea că articulațiile sunt o modalitate excelentă de a vă extinde orizonturile creative în imprimarea 3D.

Ce tipuri de îmbinări imprimate 3D există?

Mulțumită artiștilor 3D care continuă să depășească limitele designului, există multe tipuri de articulații pe care le puteți imprima 3D.

Putem să le împărțim în două categorii: îmbinări cu blocare și îmbinări cu fixare rapidă. Să le analizăm.

Îmbinări de interblocare

Îmbinările de blocare sunt populare nu numai în prelucrarea lemnului și în imprimarea 3D, ci și în prelucrarea pietrei. Aceste îmbinări se bazează pe forța de frecare dintre două piese care se potrivesc pentru a menține îmbinarea.

Proiectarea unei îmbinări cu blocare presupune o proeminență pe o parte, iar pe cealaltă parte există o fantă sau o canelură în care se potrivește proeminența.

Forța de frecare dintre cele două părți menține articulația în poziție, reducând, de obicei, mișcarea dintre cele două părți, astfel încât conexiunea să fie strânsă.

Cutie comună

Îmbinarea în formă de cutie este una dintre cele mai simple îmbinări de îmbinare. O parte are o serie de proeminențe în formă de cutie, asemănătoare unor degete, la capătul său. Pe cealaltă parte, există niște adâncituri sau găuri în formă de cutie în care se potrivesc proeminențele. Puteți apoi să îmbinați ambele capete pentru o îmbinare fără cusur.

Mai jos este un exemplu excelent de îmbinare a unei cutii de îmbinare care se blochează între ele și care va fi foarte greu de demontat.

Îmbinare în coadă de rândunică

Îmbinarea în formă de coadă de porumbel este o ușoară variație a îmbinării în formă de cutie. În loc de proeminențe în formă de cutie, profilul său are mai degrabă o formă de pană asemănătoare cozii de porumbel. Proeminențele în formă de pană oferă o potrivire mai bună și mai strânsă datorită frecării crescute.

Iată o îmbinare în coadă de porumbel în acțiune cu Impossible Dovetail Box de pe Thingiverse.

Îmbinări cu limbă și canelură

Îmbinările cu limbă și canelură sunt o altă variantă a îmbinării de tip cutie. Putem folosi această îmbinare pentru conexiunile care necesită un mecanism de alunecare și alte mișcări într-o singură direcție.

Profilele punctelor de îmbinare sunt identice cu cele ale îmbinărilor în formă de cutie sau de coadă de rândunică, însă, în acest caz, profilele sunt mai extinse, ceea ce conferă părților care se îmbină o libertate relativă de a aluneca una față de cealaltă.

Puteți găsi o implementare excelentă a acestor îmbinări în sertarele modulare hexagonale foarte populare, numite HIVE.

După cum puteți vedea, compartimentele portocalii alunecă în interiorul containerelor albe, producând o îmbinare cu limbă și canelură care are un scop pentru a avea nevoie de mișcări direcționale.

Este logic să se tipărească 3D piese glisante pentru anumite modele, așa că totul depinde de proiect și de operațiune în ansamblu.

Îmbinări Snap-Fit

Îmbinările cu fixare rapidă sunt una dintre cele mai bune opțiuni de conectare pentru obiectele din plastic sau pentru obiectele imprimate 3D.

Acestea sunt formate din prin pocnirea sau îndoirea pieselor de îmbinare într-o poziție în care acestea sunt menținute în poziție prin interferența dintre elementele de interblocare.

Așadar, trebuie să proiectați aceste elemente de îmbinare pentru a fi suficient de flexibile pentru a rezista la stresul de îndoire, dar, pe de altă parte, trebuie să fie și suficient de rigide pentru a menține articulația la locul ei după conectarea pieselor.

Cantilever Snap Fits

Montarea cu fixare rapidă în consolă utilizează un conector cu cârlig la capătul unei grinzi subțiri a uneia dintre piese. Îl strângeți sau îl deviați și îl introduceți în spațiul creat pentru a-l fixa.

Această altă parte are o adâncitură în care conectorul cu cârlig alunecă și se fixează pentru a crea îmbinarea. Odată ce conectorul cu cârlig alunecă în cavitate, acesta își recapătă forma inițială, asigurând o potrivire strânsă.

Un exemplu în acest sens ar fi multe dintre modelele de tip snap fit pe care le vedeți pe Thingiverse, cum ar fi Modular Snap-Fit Airship. Acesta are piesele proiectate astfel încât să puteți să le fixați la locul lor, în loc să le lipiți.

Videoclipul de mai jos prezintă un tutorial excelent pentru crearea de carcase ușor de ajustat în Fusion 360.

Snap inelar se potrivește

Îmbinările rapide inelare sunt utilizate în mod obișnuit pe piese cu profiluri circulare. De exemplu, o componentă poate avea o creastă care iese din circumferință, în timp ce piesa corespondentă are o canelură tăiată în margine.

Atunci când apăsați cele două piese împreună în timpul asamblării, una dintre ele se deviază și se lărgește până când creasta găsește canelura. Odată ce creasta găsește canelura, piesa care se deviază revine la dimensiunea inițială, iar îmbinarea este completă.

Exemple de îmbinări inelare cu fixare rapidă includ articulațiile sferice, capacele de stilouri etc.

Videoclipul de mai jos este un exemplu de funcționare a unei articulații sferice.

Torsional Snap Fits

Aceste tipuri de îmbinări cu fixare rapidă utilizează flexibilitatea materialelor plastice. Ele funcționează ca o zăvorâre. Un conector cu cârlig cu un capăt liber ține cele două părți împreună prin prinderea pe o proeminență de pe cealaltă parte.

Pentru a elibera această îmbinare, puteți apăsa capătul liber al conectorului cu cârlig. Alte tipuri notabile de conexiuni și îmbinări pe care le puteți imprima 3D includ balamale, îmbinări cu șuruburi, îmbinări de jgheaburi etc.

Maker's Muse trece în revistă modul de proiectare a balamalelor imprimabile 3D.

Cum imprimați 3D îmbinări de conectare & Piese?

În general, puteți imprima 3D articulații și piese în două moduri, printre care:

• Imprimare pe loc (îmbinări captive)
• Imprimare separată

Să ne uităm mai bine la aceste metode.

Imprimare la fața locului

Imprimarea pe loc presupune imprimarea tuturor pieselor și îmbinărilor conectate împreună în starea lor asamblată. După cum spune și numele "îmbinări captive", aceste piese sunt unite de la început și majoritatea sunt adesea inamovibile.

Puteți imprima 3D îmbinări de conectare și piese de legătură la locul lor folosind un spațiu mic între componente. Spațiul dintre ele face ca straturile dintre piesele din îmbinare să fie slabe.

Astfel, după tipărire, puteți răsuci și rupe cu ușurință straturile pentru a obține o articulație complet mobilă. Puteți proiecta și tipări balamale, articulații sferice, articulații sferice, articulații cu șuruburi etc., utilizând această metodă.

Puteți vedea acest design în practică în videoclipul de mai jos. Am realizat câteva modele care au acest design și funcționează foarte bine.

Într-o secțiune ulterioară voi explica mai multe despre cum se proiectează îmbinările pe loc.

De asemenea, le puteți imprima folosind structuri de suport solubile. După imprimare, puteți îndepărta structurile de suport folosind soluția corespunzătoare.

Imprimare separată

Această metodă implică imprimarea individuală a tuturor pieselor din ansamblu și asamblarea lor ulterioară. Metoda separată este, de obicei, mai ușor de implementat decât metoda de imprimare pe loc.

Puteți utiliza această metodă pentru îmbinările de torsiune, în consolă și unele îmbinări inelare cu fixare rapidă.

Cu toate acestea, nu dispune de libertatea de proiectare pe care o oferă metoda de imprimare pe loc. Utilizarea acestei metode crește, de asemenea, timpul de imprimare și de asamblare.

În secțiunea următoare, vom vedea cum să proiectăm și să implementăm în mod corespunzător aceste două metode pentru imprimarea îmbinărilor.

Sfaturi pentru imprimarea 3D a îmbinărilor și pieselor de conectare

Imprimarea îmbinărilor și a pieselor de conectare poate fi destul de complicată, așa că am adunat câteva sfaturi și trucuri pentru a vă ajuta să faceți ca procesul să decurgă fără probleme.

O imprimare 3D reușită depinde atât de design, cât și de imprimantă. Așadar, voi împărți sfaturile în două secțiuni: una pentru design și una pentru imprimantă.

Să trecem direct la subiect.

Sfaturi de proiectare pentru îmbinările de conectare și piesele de interconectare

Selectați clearance-ul potrivit

Spațiul liber este spațiul dintre piesele care se potrivesc și este vital, mai ales dacă imprimați piesele pe loc.

Cei mai experimentați utilizatori recomandă pentru început un spațiu de 0,3 mm, însă puteți experimenta între 0,2 mm și 0,6 mm pentru a găsi ceea ce vă convine cel mai bine.

O bună regulă de bază este să folosiți ca spațiu liber dublul grosimii stratului pe care îl imprimați.

Jocul poate fi, în mod normal, mic atunci când se imprimă îmbinări de blocare, cum ar fi coada de rândunică, care nu permit mișcări relative. Cu toate acestea, dacă imprimați o piesă precum o articulație cu bilă sau o balama care necesită o mișcare relativă, trebuie să utilizați toleranța corespunzătoare.

Selectarea unei distanțe adecvate ține cont de toleranța materialului și asigură că toate piesele se potrivesc corect după imprimare.

Utilizați fileuri și șanfrenuri

Conectorii lungi și subțiri din îmbinările în consolă și cele de torsiune cu fixare prin înșurubare rapidă sunt adesea supuși unor tensiuni mari în timpul îmbinării. Din cauza presiunii, colțurile ascuțite de la baza sau capul lor pot servi adesea drept puncte de aprindere sau puncte focale pentru fisuri și fracturi.

Astfel, este o bună practică de proiectare să se elimine aceste colțuri ascuțite folosind filete și șanfrenuri. În plus, aceste margini rotunjite oferă o rezistență mai bună împotriva fisurilor și fracturilor.

Imprimă conectori cu umplutură 100%

După cum am menționat anterior, conectorii sau clipurile din unele îmbinări sunt supuse unor tensiuni ridicate în timpul procesului de îmbinare. Imprimarea lor cu umplutură 100% le conferă o rezistență și o elasticitate mai bune pentru a rezista la aceste forțe. Unele materiale sunt, de asemenea, mai flexibile decât altele, cum ar fi nailon sau PETG.

Folosiți o lățime adecvată pentru clemele de conectare

Creșterea dimensiunii acestor cleme în direcția Z ajută la creșterea rigidității și rezistenței îmbinării. Conectorii dvs. ar trebui să aibă o grosime de cel puțin 5 mm pentru cele mai bune rezultate.

Nu uitați să verificați spațiile libere atunci când etanșați

Atunci când se mărește sau se micșorează un model, se modifică și valorile clearance-ului, ceea ce poate duce la o potrivire care poate ajunge să fie prea strânsă sau prea largă.

Așadar, după redimensionarea unui model 3D pentru imprimare, verificați și readuceți jocul la valorile corecte.

Sfaturi pentru imprimarea 3D a îmbinărilor de conectare și a pieselor de interconectare

Iată câteva sfaturi despre cum să configurați și să calibrați imprimanta pentru a obține cea mai bună experiență de imprimare.

Verificați toleranța imprimantei dvs.

Diferitele imprimante 3D au niveluri diferite de toleranță, ceea ce influențează, în mod natural, dimensiunea spațiului liber pe care îl veți alege în proiectul dumneavoastră.

În plus, setarea de calibrare a imprimantei și tipul de materiale pe care le folosiți în timpul imprimării determină, de asemenea, toleranța și potrivirea finală a pieselor.

Așadar, pentru a evita ajustările necorespunzătoare, vă recomand să imprimați un model de testare a toleranței (Thingiverse). Cu ajutorul acestui model, veți putea determina toleranța imprimantei dvs. și vă veți putea ajusta designul în consecință.

Puteți obține testul de toleranță Makers Muse și de pe Gumroad, așa cum se arată în videoclipul de mai jos.

Aș recomanda să verificați articolul meu despre Cum să calibrați perfect E-Steps & debit pentru a vă pune pe drumul cel bun.

Imprimați și testați mai întâi îmbinările

Imprimarea îmbinărilor de conectare este destul de dificilă și poate fi uneori frustrantă. Așadar, pentru a evita pierderea de timp și materiale, imprimați și testați mai întâi îmbinările înainte de a imprima întregul model.

În această situație, utilizarea unei imprimări de test vă va permite să testați toleranțele și să le ajustați în mod corespunzător înainte de a imprima modelul final. Poate fi o idee bună să reduceți dimensiunile pentru testare dacă fișierul original este destul de mare.

Utilizați direcția de construcție corectă

Direcția stratului determină în mare măsură rezistența pieselor imprimate prin FDM.

Pentru cele mai bune rezultate, imprimați straturile de conectori în paralel cu îmbinarea. Astfel, în loc să construiți conectorii pe verticală în sus, construiți-i pe orizontală pe placa de construcție.

Pentru a vă face o idee despre diferențele de rezistență care apar în funcție de orientare, puteți vedea videoclipul care imprimă 3D șuruburi și fire în direcții diferite.

Asta este tot ce am pentru tine în ceea ce privește imprimarea îmbinărilor de conectare și a pieselor care se întrepătrund. Sper ca acest articol să te ajute să imprimi îmbinarea perfectă și să-ți extindă gama creativă.

Mult noroc și imprimare fericită!