สามารถปรับปรุงชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติได้โดยใช้ข้อต่อ & ชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกันในการออกแบบ แต่อาจเป็นเรื่องยากสำหรับการพิมพ์สามมิติ หลังจากประสบความล้มเหลวในการพิมพ์ 3 มิติชิ้นส่วนเหล่านี้ ฉันตัดสินใจเขียนบทความเกี่ยวกับวิธีการพิมพ์ 3 มิติอย่างถูกต้อง

การเชื่อมต่อข้อต่อการพิมพ์ 3 มิติ & ชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกัน คุณควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องพิมพ์ของคุณได้รับการปรับเทียบอย่างถูกต้อง เพื่อไม่ให้มีการอัดขึ้นรูปมากเกินไป เพื่อให้ได้มิติที่แม่นยำยิ่งขึ้น คุณต้องการเว้นช่องว่างและระยะห่างระหว่างสองส่วนในปริมาณที่เหมาะสม ใช้การลองผิดลองถูกเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

นอกจากนี้ หากต้องการพิมพ์ชิ้นส่วนเหล่านี้ให้สำเร็จ คุณจะต้องปฏิบัติตามเคล็ดลับการออกแบบที่สำคัญบางประการ หากคุณสร้างโมเดลเหล่านี้ด้วยตัวเอง

นี่เป็นคำตอบเบื้องต้นเกี่ยวกับวิธีการพิมพ์ข้อต่อและชิ้นส่วนต่างๆ ในการพิมพ์ 3 มิติ แต่ยังมีข้อมูลเพิ่มเติมและเคล็ดลับการออกแบบที่เป็นประโยชน์ในบทความนี้ ดังนั้น โปรดอ่านต่อเพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติม

ข้อต่อคืออะไร

เพื่ออธิบายว่าข้อต่อคืออะไร เราจะยกคำจำกัดความนี้จากงานไม้ ข้อต่อเป็นจุดที่ชิ้นส่วนสองส่วนหรือมากกว่ามาเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างวัตถุที่ใหญ่ขึ้นและซับซ้อนขึ้น

แม้ว่าคำจำกัดความนี้จะมาจากงานไม้ แต่ก็ยังมีน้ำสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ เนื่องจากเราใช้ข้อต่อในการพิมพ์ 3 มิติเพื่อเชื่อมชิ้นส่วนตั้งแต่สองส่วนขึ้นไปเข้าด้วยกันเพื่อสร้างวัตถุที่ใหญ่ขึ้นและซับซ้อนขึ้นกำหนดความแข็งแรงของชิ้นส่วนที่พิมพ์ FDM ในระดับมาก

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ให้พิมพ์เลเยอร์ของตัวเชื่อมต่อที่ขนานไปกับข้อต่อ ดังนั้น แทนที่จะสร้างตัวเชื่อมต่อในแนวตั้งขึ้น ให้สร้างตัวเชื่อมต่อในแนวนอนคร่อมแผ่นฐาน

เพื่อให้คุณเห็นภาพความแตกต่างของความแข็งแรงที่เกิดขึ้นกับการวางแนว คุณสามารถดูวิดีโอที่พิมพ์สลักเกลียวและเกลียวแบบ 3 มิติ ในทิศทางต่างๆ

นั่นคือทั้งหมดที่ฉันมีให้คุณในการพิมพ์ข้อต่อและชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกัน ฉันหวังว่าบทความนี้จะช่วยให้คุณพิมพ์งานพิมพ์ที่สมบูรณ์แบบและขยายขอบเขตความคิดสร้างสรรค์ของคุณ

ขอให้โชคดีและมีความสุขในการพิมพ์

ตัวอย่างเช่น คุณสามารถใช้ข้อต่อเป็นจุดเชื่อมต่อสำหรับการประกอบชิ้นส่วนหลายชิ้นในชุดประกอบ คุณสามารถใช้มันเพื่อต่อชิ้นส่วนที่ใหญ่เกินกว่าจะพิมพ์ลงบนแท่นพิมพ์ 3 มิติเป็นวัตถุชิ้นเดียวได้

คุณยังสามารถใช้พวกมันเป็นเครื่องมือในการเคลื่อนไหวระหว่างชิ้นส่วนสองชิ้นที่มีความแข็ง ดังนั้น คุณจะเห็นได้ว่าข้อต่อเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการขยายขอบเขตความคิดสร้างสรรค์ของคุณในการพิมพ์ 3 มิติ

รอยต่อจากการพิมพ์ 3 มิติมีประเภทใดบ้าง

ขอขอบคุณศิลปิน 3 มิติที่ก้าวข้ามขีดจำกัด ในการออกแบบ มีข้อต่อหลายประเภทที่คุณสามารถพิมพ์แบบ 3 มิติได้

เราสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทอย่างหลวมๆ ข้อต่อประสานและข้อต่อแบบ snap-fit มาดูกัน

ข้อต่อประสาน

ข้อต่อประสานเป็นที่นิยมไม่เพียงแต่ในงานไม้และการพิมพ์ 3 มิติเท่านั้น แต่ยังรวมถึงงานหินด้วย ข้อต่อเหล่านี้อาศัยแรงเสียดทานระหว่างชิ้นส่วนที่จับคู่กันสองชิ้นเพื่อยึดข้อต่อ

การออกแบบสำหรับข้อต่อที่เชื่อมต่อกันทำให้มีส่วนยื่นออกมาในส่วนหนึ่ง ส่วนอื่นๆ มีช่องหรือร่องที่ส่วนที่ยื่นออกมาพอดี

แรงเสียดทานระหว่างทั้งสองส่วนจะยึดข้อต่อให้อยู่กับที่ โดยปกติจะลดการเคลื่อนไหวระหว่างสองส่วน ดังนั้นการเชื่อมต่อจึงแน่น

ข้อต่อแบบกล่อง

ข้อต่อแบบกล่องเป็นหนึ่งในข้อต่อแบบประสานที่ง่ายที่สุด ส่วนหนึ่งมีเส้นโครงคล้ายนิ้วเป็นชุดที่ปลาย ส่วนอีกด้านมีลักษณะเป็นกล่องช่องหรือรูเพื่อให้ส่วนยื่นเข้าพอดี จากนั้นคุณสามารถต่อปลายทั้งสองเข้าด้วยกันเพื่อให้เป็นรอยต่อที่ไร้รอยต่อ

ด้านล่างนี้คือตัวอย่างที่ดีของข้อต่อแบบกล่องที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งคุณจะพบว่ายากที่จะดึงออกจากกัน<1

ข้อต่อประกบกัน

ข้อต่อประกบเป็นรูปแบบเล็กน้อยของข้อต่อแบบกล่อง แทนที่จะเป็นรูปกล่อง รูปร่างของมันมีรูปร่างคล้ายลิ่มมากกว่าหางนกพิราบ ส่วนยื่นรูปลิ่มช่วยให้พอดีและแน่นขึ้นเนื่องจากแรงเสียดทานที่เพิ่มขึ้น

นี่คือข้อต่อประกบที่ใช้กับ Impossible Dovetail Box จาก Thingiverse

ข้อต่อลิ้นและร่อง

ข้อต่อลิ้นและร่องเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของข้อต่อแบบกล่อง เราสามารถใช้ข้อต่อนี้สำหรับการเชื่อมต่อที่ต้องการกลไกการเลื่อนและการเคลื่อนไหวอื่นๆ ในทิศทางเดียว

โปรไฟล์ของจุดเชื่อมต่อนั้นเหมือนกับข้อต่อในกล่องหรือข้อต่อหางประกบ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ โปรไฟล์จะขยายออกมากขึ้น ทำให้ชิ้นส่วนที่จับคู่มีอิสระในการเลื่อนไปมาระหว่างกัน

คุณจะพบการใช้งานข้อต่อเหล่านี้ได้อย่างยอดเยี่ยมใน Modular Hex Drawers ยอดนิยมที่เรียกว่า The HIVE

อย่างที่คุณเห็น ช่องสีส้มเลื่อนเข้าไปด้านในภาชนะสีขาว ทำให้เกิดข้อต่อลิ้นและร่องที่มีจุดประสงค์เพื่อให้เคลื่อนไหวตามทิศทาง

ชิ้นส่วนเลื่อนพิมพ์ 3D เหมาะสมสำหรับการออกแบบบางอย่าง ดังนั้นจึงขึ้นอยู่กับโครงการและการดำเนินงานโดยรวม

ข้อต่อแบบสวมเข้าที่ (Snap-Fit Joints)

ข้อต่อแบบสวมเข้ารูปเป็นหนึ่งในตัวเลือกการเชื่อมต่อที่ดีที่สุดสำหรับพลาสติกหรือวัตถุที่พิมพ์ 3 มิติ

เป็น เกิดขึ้นจาก หักหรืองอชิ้นส่วนผสมพันธุ์ให้อยู่ในตำแหน่งที่ชิ้นส่วนเหล่านั้นยึดเข้าที่โดยการรบกวนระหว่างคุณสมบัติที่เชื่อมต่อกัน

ดังนั้น คุณต้องออกแบบคุณสมบัติที่เชื่อมต่อกันเหล่านี้ให้ยืดหยุ่นเพียงพอ ทนต่อความเครียดจากการดัด แต่ในทางกลับกัน จะต้องแข็งพอที่จะยึดข้อต่อให้เข้าที่หลังจากเชื่อมต่อชิ้นส่วนต่างๆ แล้ว

พอดีกับ Cantilever Snap

พอดีกับ Cantilever Snap Fit ขั้วต่อแบบขอเกี่ยวที่ปลายคานเรียวของชิ้นส่วนใดชิ้นส่วนหนึ่ง คุณบีบหรือเบี่ยงออกแล้วสอดเข้าไปในช่องว่างที่สร้างขึ้นเพื่อยึด

ส่วนอื่นๆ นี้มีช่องที่ตัวต่อที่เกี่ยวไว้จะเลื่อนและล็อคเข้าไปเพื่อสร้างข้อต่อ เมื่อคอนเนคเตอร์ที่เกี่ยวเลื่อนเข้าไปในช่อง มันจะกลับคืนสู่รูปร่างเดิม ทำให้มั่นใจได้ว่าจะแน่นพอดี

ตัวอย่างนี้คือการออกแบบให้พอดีกับสแน็ปอินหลายๆ แบบที่คุณเห็นใน Thingiverse เช่น Modular Snap-Fit Airship มีชิ้นส่วนที่ออกแบบมาในลักษณะที่คุณสามารถติดชิ้นส่วนต่างๆ เข้าที่ แทนที่จะต้องติดกาว

วิดีโอด้านล่างแสดงบทแนะนำที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับการสร้างพอดีแบบติดง่าย เคสใน Fusion 360

Annular Snap Fits

ข้อต่อ Snap วงแหวนมักใช้กับชิ้นส่วนที่มีโปรไฟล์วงกลม สำหรับตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบหนึ่งอาจมีสันยื่นออกมาจากเส้นรอบวง ในขณะที่ส่วนผสมพันธุ์จะมีร่องที่ขอบ

เมื่อคุณกดทั้งสองส่วนเข้าด้วยกันระหว่างการประกอบ ส่วนหนึ่งจะเบี่ยงเบนและกว้างขึ้นจนกระทั่งสันพบ ร่อง. เมื่อสันพบร่องแล้ว ส่วนที่โก่งตัวจะกลับเป็นขนาดเดิม และข้อต่อก็เสร็จสมบูรณ์

ตัวอย่างข้อต่อสวมเข้ารูปวงแหวน ได้แก่ ข้อต่อลูกปืนและเบ้า ปลอกปากกา ฯลฯ

วิดีโอด้านล่างเป็นตัวอย่างวิธีการทำงานของลูกหมาก

ทอร์ชั่นนอลสแน็ปอิน

ข้อต่อสแน็ปอินประเภทนี้ใช้ความยืดหยุ่นของพลาสติก พวกเขาทำงานในลักษณะที่จะสลัก คอนเนคเตอร์แบบขอเกี่ยวที่มีปลายว่างจะยึดทั้งสองส่วนเข้าด้วยกันโดยการสลักเข้ากับส่วนยื่นที่ยื่นออกมาของอีกส่วน

ในการปลดข้อต่อนี้ คุณสามารถกดส่วนปลายฟรีของคอนเนคเตอร์แบบขอเกี่ยว การเชื่อมต่อและข้อต่อประเภทอื่นๆ ที่โดดเด่นซึ่งคุณสามารถพิมพ์แบบ 3 มิติได้ ได้แก่ บานพับ ข้อต่อสกรู ข้อต่อรางน้ำ ฯลฯ

Maker's Muse พูดถึงวิธีการออกแบบบานพับที่พิมพ์ได้ 3 มิติ

How Do You 3D พิมพ์ข้อต่อเชื่อม & ชิ้นส่วน?

โดยทั่วไป คุณสามารถพิมพ์ข้อต่อและชิ้นส่วน 3 มิติได้สองวิธี สิ่งเหล่านี้รวมถึง:

• การพิมพ์แบบแทนที่ (รอยต่อ)
• การพิมพ์แบบแยกส่วน

มาดูวิธีการเหล่านี้กันดีกว่า

การพิมพ์แบบแทนที่

การพิมพ์แบบแทนที่เกี่ยวข้องกับการพิมพ์ชิ้นส่วนและข้อต่อที่เชื่อมต่อทั้งหมดเข้าด้วยกันในรัฐประกอบ เหมือนกับชื่อ "ข้อต่อเชลย" ที่กล่าวไว้ ชิ้นส่วนเหล่านี้เชื่อมต่อกันตั้งแต่เริ่มต้น และส่วนใหญ่มักถอดออกไม่ได้

คุณสามารถพิมพ์ 3D ข้อต่อและชิ้นส่วนเข้าที่โดยใช้ช่องว่างเล็กน้อยระหว่างส่วนประกอบต่างๆ . ช่องว่างระหว่างชั้นทำให้ชั้นระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ในรอยต่ออ่อนแอ

ดังนั้น หลังจากพิมพ์เสร็จแล้ว คุณสามารถบิดและทำลายชั้นได้อย่างง่ายดายเพื่อให้ได้รอยต่อที่เคลื่อนไหวได้อย่างเต็มที่ คุณสามารถออกแบบและพิมพ์บานพับ ข้อต่อลูกปืน ข้อต่อลูกปืนและเบ้า ข้อต่อสกรู ฯลฯ โดยใช้วิธีนี้

คุณสามารถดูการออกแบบนี้ในทางปฏิบัติได้ในวิดีโอด้านล่าง ฉันสร้างโมเดลไม่กี่รุ่นที่มีการออกแบบนี้และใช้งานได้ดีมาก

ฉันจะอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการออกแบบข้อต่อแบบเข้าที่ในส่วนถัดไป

คุณยังสามารถ พิมพ์โดยใช้โครงสร้างรองรับที่ละลายน้ำได้ หลังจากพิมพ์แล้ว คุณสามารถถอดโครงสร้างรองรับออกได้โดยใช้วิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสม

การพิมพ์แบบแยกส่วน

วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการพิมพ์ชิ้นส่วนทั้งหมดในชุดประกอบทีละชิ้นและประกอบเข้าด้วยกันในภายหลัง วิธีแบบแยกมักจะนำไปใช้ได้ง่ายกว่าวิธีพิมพ์แบบแทนที่

คุณสามารถใช้วิธีนี้กับข้อต่อแบบบิด คานยื่น และข้อต่อแบบสแน็ปอินรูปวงแหวนบางแบบได้

แต่ไม่มี อิสระในการออกแบบที่นำเสนอวิธีการพิมพ์แบบแทนที่ การใช้วิธีนี้จะเพิ่มเวลาในการพิมพ์และเวลาในการประกอบ

ในหัวข้อถัดไป เราจะดูวิธีการออกแบบและใช้ทั้งสองวิธีนี้สำหรับรอยต่อการพิมพ์

เคล็ดลับสำหรับการเชื่อมต่อข้อต่อและชิ้นส่วนการพิมพ์ 3 มิติ

การพิมพ์ข้อต่อและชิ้นส่วนเชื่อมต่ออาจมีความซับซ้อนพอสมควร ดังนั้น ฉันได้รวบรวมกลเม็ดเคล็ดลับเพื่อช่วยให้คุณดำเนินการได้อย่างราบรื่น

การพิมพ์ 3 มิติที่ประสบความสำเร็จนั้นขึ้นอยู่กับทั้งการออกแบบและเครื่องพิมพ์ ฉันจะแบ่งเคล็ดลับออกเป็นสองส่วน หนึ่งอันสำหรับการออกแบบและอีกอันสำหรับเครื่องพิมพ์

มาเจาะลึกกัน

เคล็ดลับการออกแบบสำหรับการเชื่อมต่อข้อต่อและชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกัน

เลือกช่องว่างที่เหมาะสม

Clearance คือช่องว่างระหว่างส่วนผสมพันธุ์ เป็นสิ่งสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณพิมพ์ชิ้นส่วนเข้าที่

ผู้ใช้ที่มีประสบการณ์ส่วนใหญ่แนะนำให้มีระยะห่าง 0.3 มม. สำหรับการสตาร์ท อย่างไรก็ตาม คุณสามารถทดลองในช่วง 0.2 มม. และ 0.6 มม. เพื่อหาสิ่งที่ดีที่สุดสำหรับคุณ

หลักทั่วไปที่ดีคือการใช้ความหนาของชั้นสองเท่าที่คุณจะพิมพ์ เป็นระยะห่างของคุณ

ช่องว่างอาจมีขนาดเล็กอย่างที่เข้าใจได้เมื่อพิมพ์รอยต่อที่เชื่อมต่อกัน เช่น หางประกบ ซึ่งไม่อนุญาตให้มีการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์ อย่างไรก็ตาม หากคุณกำลังพิมพ์ชิ้นส่วน เช่น ข้อต่อลูกบาศก์และเบ้าหรือบานพับที่ต้องการการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์ คุณต้องใช้ค่าความคลาดเคลื่อนที่เหมาะสม

การเลือกบัญชีระยะห่างที่เหมาะสมสำหรับค่าความคลาดเคลื่อนของวัสดุ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนทั้งหมดประกอบกันพอดี อย่างถูกต้องหลังจากพิมพ์

ใช้ Fillets และChamfers

ขั้วต่อเรียวยาวในข้อต่อแบบคานยื่นและข้อต่อแบบ snap-fit ​​มักจะได้รับแรงกดมากระหว่างการต่อ เนื่องจากแรงกด มุมแหลมที่ฐานหรือส่วนหัวมักจะทำหน้าที่เป็นจุดวาบไฟหรือจุดโฟกัสสำหรับรอยร้าวและการแตกหัก

ดังนั้นจึงเป็นแนวทางปฏิบัติที่ดีในการออกแบบที่จะกำจัดมุมแหลมเหล่านี้โดยใช้ฟิลเลอร์และลบมุม นอกจากนี้ ขอบที่โค้งมนเหล่านี้ยังให้ความทนทานต่อรอยร้าวและแตกหักได้ดีขึ้น

ตัวเชื่อมการพิมพ์ที่มีการเติม 100%

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ตัวเชื่อมหรือคลิปในข้อต่อบางส่วนจะรับแรงกดสูงระหว่างการต่อเข้าด้วยกัน กระบวนการ. การพิมพ์ด้วยการเติม 100% ทำให้มีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นในการต้านทานแรงเหล่านี้ได้ดีขึ้น วัสดุบางชนิดมีความยืดหยุ่นมากกว่าวัสดุอื่นๆ เช่น ไนลอนหรือ PETG

ใช้ความกว้างที่เหมาะสมสำหรับคลิปเชื่อมต่อ

การเพิ่มขนาดของคลิปเหล่านี้ในทิศทาง Z จะช่วยเพิ่มความแข็งและ ความแข็งแรงของข้อต่อ ตัวเชื่อมต่อของคุณควรมีความหนาอย่างน้อย 5 มม. เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

อย่าลืมตรวจสอบระยะห่างของคุณเมื่อซีล

เมื่อปรับขนาดโมเดลขึ้นหรือลง ค่าระยะห่างจะเปลี่ยนไปด้วย ซึ่งอาจส่งผลให้การใส่แน่นเกินไปหรือหลวมเกินไป

ดังนั้น หลังจากปรับขนาดโมเดล 3 มิติสำหรับการพิมพ์แล้ว ให้ตรวจสอบและคืนระยะห่างให้เป็นค่าที่เหมาะสม

เคล็ดลับสำหรับ ข้อต่อการพิมพ์ 3 มิติและชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกัน

ที่นี่เป็นเคล็ดลับบางประการในการกำหนดค่าและปรับเทียบเครื่องพิมพ์ของคุณเพื่อประสบการณ์การพิมพ์ที่ดีที่สุด

ตรวจสอบความคลาดเคลื่อนของเครื่องพิมพ์ของคุณ

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแต่ละรุ่นมีระดับความคลาดเคลื่อนที่แตกต่างกัน ดังนั้น ตามธรรมชาติแล้ว สิ่งนี้จะส่งผลต่อขนาดของระยะห่างที่คุณจะเลือกในการออกแบบของคุณ

นอกจากนี้ การตั้งค่าการปรับเทียบของเครื่องพิมพ์และประเภทของวัสดุที่คุณใช้ระหว่างการพิมพ์ยังเป็นตัวกำหนดความคลาดเคลื่อนและความพอดีขั้นสุดท้ายของชิ้นส่วนอีกด้วย

ดังนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่พอดี ฉันขอแนะนำให้พิมพ์แบบจำลองทดสอบความทนทาน (Thingiverse) ด้วยโมเดลนี้ คุณจะสามารถระบุค่าความคลาดเคลื่อนของเครื่องพิมพ์และปรับการออกแบบของคุณให้เหมาะสมได้

คุณสามารถรับการทดสอบความทนทานของ Makers Muse ได้จาก Gumroad ดังที่แสดงในวิดีโอด้านล่าง

ฉันขอแนะนำให้อ่านบทความของฉันเกี่ยวกับวิธีสอบเทียบ E-Steps & เครื่องอัดรีดของคุณ อัตราการไหล เหมาะอย่างยิ่งสำหรับคุณในเส้นทางที่ถูกต้อง

พิมพ์และทดสอบรอยต่อก่อน

การพิมพ์รอยต่อที่เชื่อมต่อค่อนข้างยากและอาจทำให้หงุดหงิดได้ในบางครั้ง ดังนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียเวลาและวัสดุ ให้พิมพ์และทดสอบข้อต่อก่อนที่จะพิมพ์ทั้งโมเดล

ในสถานการณ์นี้ การใช้การพิมพ์ทดสอบจะช่วยให้คุณสามารถทดสอบความคลาดเคลื่อนและปรับให้เหมาะสมก่อนที่จะพิมพ์ขั้นสุดท้าย แบบอย่าง. เป็นความคิดที่ดีที่จะลดขนาดลงเพื่อทดสอบว่าไฟล์ต้นฉบับของคุณมีขนาดค่อนข้างใหญ่หรือไม่

ใช้ทิศทางการสร้างที่ถูกต้อง

ทิศทางของเลเยอร์