3D vytlačené diely sa dajú vylepšiť použitím spojovacích kĺbov & vzájomne prepojených dielov v rámci konštrukcie, ale ich 3D tlač môže byť rozmerovo zložitá. Po niekoľkých neúspechoch pri 3D tlači týchto dielov som sa rozhodol napísať článok o tom, ako ich správne vytlačiť.

Ak chcete tlačiť 3D spojovacie spoje & vzájomne prepojené diely, mali by ste sa uistiť, že je vaša tlačiareň správne kalibrovaná, aby nedošlo k nedostatočnému alebo nadmernému vytláčaniu, čo umožní lepšiu rozmerovú presnosť. Medzi dvoma dielmi chcete ponechať primeraný priestor a vôľu. Na dosiahnutie najlepších výsledkov použite metódu pokusu a omylu.

Okrem toho, ak chcete tieto diely úspešne vytlačiť, musíte dodržiavať aj niekoľko dôležitých tipov pre návrh, ak si tieto modely vytvárate sami.

Toto je základná odpoveď na otázku, ako vytlačiť 3D spojovacie kĺby a diely, ale v tomto článku nájdete ďalšie informácie a tipy na konštrukciu, ktoré vám budú užitočné. Preto čítajte ďalej a dozviete sa viac.

Čo sú kĺby?

Aby sme čo najlepšie vysvetlili, čo sú to spoje, zoberme si túto definíciu z drevárskej výroby. Spoje sú miestom, kde sa dve alebo viac častí spájajú do väčšieho, zložitejšieho objektu.

Hoci táto definícia pochádza z oblasti spracovania dreva, stále platí aj pre 3D tlač. Pri 3D tlači totiž používame spoje na spájanie dvoch alebo viacerých častí, aby sme vytvorili väčší objekt so zložitejšou funkčnosťou.

Kĺby môžete použiť napríklad ako bod spojenia na zostavenie niekoľkých dielov v zostave. Môžete ich použiť na spojenie dielov, ktoré sú príliš veľké na to, aby sa dali vytlačiť na 3D tlačovom lôžku ako jeden objekt.

Môžete ich dokonca použiť ako prostriedok umožňujúci určitý pohyb medzi dvoma inak tuhými časťami. Vidíte teda, že kĺby sú skvelým spôsobom, ako rozšíriť svoje tvorivé obzory pri 3D tlači.

Aké sú typy 3D tlačených spojov?

Vďaka 3D umelcom, ktorí neustále posúvajú hranice dizajnu, existuje mnoho typov spojov, ktoré môžete vytlačiť 3D tlačou.

Voľne ich môžeme rozdeliť do dvoch kategórií: Zámkové spoje a zásuvné spoje. Pozrime sa na ne.

Zámkové spoje

Zámkové spoje sú obľúbené nielen v drevárstve a 3D tlači, ale aj v kamenárstve. Tieto spoje sa spoliehajú na treciu silu medzi dvoma priliehajúcimi časťami, ktorá drží spoj.

Konštrukcia zámkového spoja vyžaduje, aby bol na jednej časti výstupok. Na druhej časti je drážka alebo štrbina, do ktorej výstupok zapadá.

Trecia sila medzi oboma časťami drží spoj na mieste a zvyčajne znižuje pohyb medzi oboma časťami, takže spoj je pevný.

Box Joint

Krabicový spoj je jedným z najjednoduchších spojov. Jedna časť má na svojom konci sériu výstupkov v tvare prstov. Na druhej časti sú vybrácie alebo otvory v tvare krabice, do ktorých výstupky zapadajú. Oba konce potom môžete spojiť dohromady, aby ste vytvorili celistvý spoj.

Nižšie je uvedený skvelý príklad vzájomne prepojeného krabicového spoja, ktorý by sa veľmi ťažko rozoberal.

Holubičí chvostový kĺb

Holubičí chvost je miernou obmenou krabicového spoja. Namiesto výčnelkov v tvare krabice má jeho profil skôr klinovitý tvar pripomínajúci holubí chvost. Výčnelky v tvare klinu poskytujú lepšie a pevnejšie uloženie vďaka zvýšenému treniu.

Tu je holubičí chvostový spoj v akcii so zariadením Impossible Dovetail Box z Thingiverse.

Spoje pero a drážka

Spoj na pero a drážku je ďalšou variáciou krabicového spoja. Tento spoj môžeme použiť na spoje, ktoré potrebujú posuvný mechanizmus a iné pohyby v jednom smere.

Profily ich spojovacích bodov sú rovnaké ako v prípade krabicových alebo holubičích chvostov. V tomto prípade sú však profily viac rozšírené, čo poskytuje spájajúcim sa častiam relatívnu voľnosť pri vzájomnom posúvaní.

Vynikajúcu realizáciu týchto spojov nájdete vo veľmi populárnych modulárnych šesťhranných zásuvkách s názvom HIVE.

Ako vidíte, oranžové priehradky sa zasúvajú do bielych kontajnerov, čím vzniká kĺb s perom a drážkou, ktorý má svoj účel pri smerových pohyboch.

Pri niektorých konštrukciách má zmysel tlačiť 3D posuvné diely, takže to naozaj závisí od projektu a prevádzky ako celku.

Kĺby Snap-Fit

Zásuvné spoje sú jednou z najlepších možností spojenia plastov alebo 3D tlačených objektov.

Tvoria ich zacvaknutie alebo ohnutie vzájomne sa kryjúcich častí do polohy, v ktorej sú držané na mieste vzájomným ovplyvňovaním vzájomne sa kryjúcich prvkov.

Preto musíte tieto styčné prvky navrhnúť tak, aby boli dostatočne pružné a odolali namáhaniu pri ohýbaní. Na druhej strane však musia byť aj dostatočne tuhé, aby po spojení dielov udržali spoj na mieste.

Konzola Snap sa hodí

Konzolové zacvaknutie využíva háčikový konektor na konci štíhleho nosníka jednej z častí. Stlačíte ho alebo vychýlite a vložíte do vytvorenej medzery na upevnenie.

Táto druhá časť má priehlbinu, do ktorej sa zasunie háčikový konektor a zacvakne sa, čím sa vytvorí spoj. Po zasunutí háčikového konektora do priehlbiny získa konektor svoj pôvodný tvar, čím sa zabezpečí jeho pevné uchytenie.

Príkladom môžu byť mnohé snap fit návrhy, ktoré vidíte na Thingiverse, ako napríklad Modulárna snap fit vzducholoď. Jej časti sú navrhnuté tak, že ich môžete zacvaknúť na miesto, namiesto toho, aby ste ich museli lepiť.

V nasledujúcom videu nájdete skvelý návod na jednoduché vytváranie puzdier v aplikácii Fusion 360.

Kruhové zásuvné spoje

Prstencové zaklapávacie spoje sa bežne používajú na súčiastkach s kruhovým profilom. Napríklad jedna súčiastka môže mať po obvode vyčnievajúci hrebeň, zatiaľ čo jej spojovacia časť má na svojom okraji vyrezanú drážku.

Keď počas montáže stlačíte obe časti k sebe, jedna časť sa vychýli a rozšíri, kým hrebeň nenájde drážku. Keď hrebeň nájde drážku, vychýlená časť sa vráti do pôvodnej veľkosti a spoj je hotový.

Príkladom kruhových zásuvných spojov sú guľové kĺby, uzávery na perá atď.

Na nasledujúcom videu je príklad fungovania guľového kĺbu.

Torzné uchytenie

Tieto typy zacvakávacích spojov využívajú pružnosť plastov. Fungujú na spôsob západky. Háčikový konektor s voľným koncom drží dve časti pohromade tak, že sa zacvakne do výstupku na druhej časti.

Ak chcete tento spoj uvoľniť, môžete stlačiť voľný koniec hákového konektora. Medzi ďalšie významné typy spojov a spojov, ktoré môžete vytlačiť 3D tlačou, patria pánty, skrutkové spoje, žľabové spoje atď.

Maker's Muse sa venuje tomu, ako navrhnúť závesy na 3D tlač.

Ako sa 3D tlačia spojovacie spoje a súčiastky?

Vo všeobecnosti môžete spoje a diely 3D tlačiť dvoma spôsobmi. Medzi ne patria:

• Tlač na mieste (kaptívne spoje)
• Samostatná tlač

Pozrime sa na tieto metódy lepšie.

Tlač na mieste

Tlač na mieste zahŕňa tlač všetkých spojených častí a spojov spolu v zmontovanom stave. Ako hovorí názov "captive joints", tieto časti sú spojené od začiatku a väčšina z nich je často neodnímateľná.

Spojovacie spoje a diely môžete vytlačiť 3D tlačou na mieste pomocou malej medzery medzi komponentmi. Vďaka medzere medzi nimi sú vrstvy medzi dielmi v spoji slabé.

Po vytlačení tak môžete vrstvy jednoducho pootočiť a rozbiť, aby ste získali plne pohyblivý kĺb. Pomocou tejto metódy môžete navrhnúť a vytlačiť pánty, guľové kĺby, guľové a zásuvné kĺby, skrutkové kĺby atď.

Túto konštrukciu môžete vidieť v praxi na videu nižšie. Vyrobil som niekoľko modelov s touto konštrukciou a funguje veľmi dobre.

Viac o tom, ako navrhovať spoje na mieste, sa dozviete v niektorej z ďalších častí.

Môžete ich tiež vytlačiť pomocou rozpustných podporných štruktúr. Po vytlačení môžete potom odstrániť podporné štruktúry pomocou vhodného roztoku.

Samostatná tlač

Táto metóda zahŕňa samostatnú tlač všetkých dielov zostavy a ich následné zostavenie. Samostatná metóda je zvyčajne jednoduchšia na realizáciu ako metóda tlače na mieste.

Túto metódu môžete použiť pre torzné, konzolové a niektoré prstencové zásuvné spoje.

Chýba jej však voľnosť návrhu, ktorú ponúka metóda tlače na mieste. Použitím tejto metódy sa tiež predlžuje čas tlače a montáže.

V ďalšej časti sa pozrieme na to, ako správne navrhnúť a implementovať obe tieto metódy tlače spojov.

Tipy pre 3D tlač spojovacích spojov a dielov

Tlač spojovacích spojov a dielov môže byť pomerne komplikovaná. Preto som pre vás pripravil niekoľko tipov a trikov, ktoré vám pomôžu, aby tento proces prebehol hladko.

Úspešná 3D tlač závisí od dizajnu aj tlačiarne. Tipy preto rozdelím na dve časti: jednu pre dizajn a druhú pre tlačiareň.

Poďme sa do toho pustiť.

Tipy pre konštrukciu spojovacích spojov a vzájomne sa prekrývajúcich častí

Výber správneho odbavenia

Vôľa je priestor medzi zapadajúcimi dielmi. Je veľmi dôležitá, najmä ak tlačíte diely na mieste.

Väčšina skúsených používateľov odporúča na začiatok vôľu 0,3 mm. Môžete však experimentovať v rozmedzí 0,2 mm a 0,6 mm, aby ste zistili, čo vám najviac vyhovuje.

Dobrým pravidlom je použiť dvojnásobok hrúbky vrstvy, s ktorou tlačíte, ako vôľu.

Vôľa môže byť pochopiteľne malá, ak tlačíte vzájomne prepojené spoje, ako sú holubičie drážky, ktoré neumožňujú relatívny pohyb. Ak však tlačíte diel, ako je guľový kĺb alebo pánt, ktorý si vyžaduje relatívny pohyb, musíte použiť správnu toleranciu.

Výber správnej vôle zohľadňuje toleranciu materiálu a zabezpečuje, že všetky diely do seba po tlači správne zapadnú.

Používanie filetov a faziet

Dlhé štíhle konektory v konzolových a torzných zásuvných spojoch sú počas spájania často vystavené veľkému namáhaniu. V dôsledku tlaku môžu ostré rohy na ich základni alebo hlave často slúžiť ako ohniská alebo ohniská vzniku trhlín a zlomov.

Preto je dobrou konštrukčnou praxou eliminovať tieto ostré rohy pomocou filetov a skosení. Okrem toho tieto zaoblené hrany poskytujú lepšiu odolnosť proti prasklinám a lomom.

Tlačové konektory so 100 % výplňou

Ako som už spomínal, konektory alebo klipy v niektorých spojoch sú počas procesu spájania vystavené vysokému namáhaniu. Ich potlač so 100 % výplňou im dáva lepšiu pevnosť a odolnosť, aby odolali týmto silám. Niektoré materiály sú tiež pružnejšie ako iné, napríklad nylon alebo PETG.

Použite vhodnú šírku spojovacích svoriek

Zväčšenie veľkosti týchto svoriek v smere Z pomáha zvýšiť tuhosť a pevnosť spoja. Vaše spojky by mali mať hrúbku aspoň 5 mm, aby ste dosiahli čo najlepšie výsledky.

Nezabudnite pri utesňovaní skontrolovať vôľu

Pri zväčšovaní alebo zmenšovaní modelu sa menia aj hodnoty vôle. Výsledkom môže byť príliš tesné alebo príliš voľné uloženie.

Po zmenšení 3D modelu na tlač skontrolujte a vráťte vôľu na správne hodnoty.

Tipy na 3D tlač spojovacích spojov a vzájomne sa prekrývajúcich dielov

Tu je niekoľko tipov, ako nakonfigurovať a nakalibrovať tlačiareň, aby sa vám tlačilo čo najlepšie.

Kontrola tolerancie tlačiarne

Rôzne 3D tlačiarne majú rôzne úrovne tolerancií. To prirodzene ovplyvňuje veľkosť vôle, ktorú si zvolíte vo svojom návrhu.

Okrem toho na konečnú toleranciu a lícovanie dielov vplýva aj nastavenie kalibrácie tlačiarne a typ materiálov, ktoré používate pri tlači.

Aby ste sa vyhli zlému prispôsobeniu, odporúčam vytlačiť testovací model tolerancie (Thingiverse). Pomocou tohto modelu budete môcť určiť toleranciu tlačiarne a podľa toho upraviť svoj návrh.

Test tolerancie Makers Muse môžete získať aj na stránke Gumroad, ako je uvedené vo videu nižšie.

Odporúčam prečítať si môj článok Ako dokonale kalibrovať prietokové množstvo vášho extrudéra E-Steps &, ktorý vás navedie na správnu cestu.

Najprv vytlačte a otestujte spoje

Tlač spojovacích spojov je dosť náročná a niekedy môže byť frustrujúca. Ak teda chcete predísť plytvaniu časom a materiálom, vytlačte a otestujte spoje ako prvé pred tlačou celého modelu.

V takejto situácii vám použitie skúšobnej tlače umožní otestovať tolerancie a primerane ich upraviť pred tlačou finálneho modelu. Ak je váš pôvodný súbor pomerne veľký, môže byť dobrým nápadom zmenšiť ho na účely testovania.

Používajte správny smer zostavovania

Smer vrstvy do veľkej miery určuje pevnosť dielov vytlačených metódou FDM.

Na dosiahnutie najlepších výsledkov vytlačte vrstvy konektorov rovnobežne so spojom. Takže namiesto toho, aby ste konektory stavali vertikálne smerom nahor, stavajte ich horizontálne cez stavebnú dosku.

Aby ste si mohli urobiť predstavu o rozdieloch v pevnosti, ktoré vznikajú pri orientácii, môžete si pozrieť video, na ktorom sú vytlačené 3D skrutky a závity v rôznych smeroch.

To je všetko, čo pre vás mám o tlači spojovacích spojov a vzájomne sa prelínajúcich dielov. Dúfam, že vám tento článok pomôže vytlačiť dokonalý spoj a rozšíri vaše tvorivé možnosti.

Veľa šťastia a šťastnú tlač!