Drukowanie 3D złączy zatrzaskowych: Jak je zaprojektować i wydrukować

Drukowanie 3D złączy zatrzaskowych: Jak je zaprojektować i wydrukować

Połączenie zatrzaskowe (lub przegub) to prosty i ekonomiczny sposób łączenia dwóch plastikowych części. Zwykle składa się ono z występu i współpracującego z nim wgłębienia, tworząc połączenie blokujące, które często opiera się na częściach, które się zginają.

Złącza te są często stosowane w elementach formowanych wtryskowo, ponieważ tworzywa termoplastyczne stanowią dobry kompromis między elastycznością a sztywnością. Połączenia zatrzaskowe są również doskonałe dla druku 3D, ponieważ wykorzystują zasadniczo te same materiały, z których wykonuje się formowanie wtryskowe, bez związanych z tym ograniczeń konstrukcyjnych.

W tym artykule omówimy najbardziej powszechne typy połączeń zatrzaskowych i przedstawimy kilka dobrych praktyk projektowania i drukowania 3D tych elementów.

Ogólne zasady

Ogólnie rzecz biorąc, połączenia zatrzaskowe są „wciskane” na miejsce przez pewien rodzaj zginania. Zwykły plastikowy zatrzask w plecakach, widoczny na górze tego artykułu, jest doskonałym przykładem połączenia zatrzaskowego: Klips „męski” wygina się do wewnątrz, aż zatrzaśnie się z powrotem, gdy zostanie zabezpieczony przez przyjmujący go klips „żeński”. Następnie elementy przegubu wracają do pozycji neutralnej.

Ze względu na ten ruch zginający, z elementami pasowanymi zatrzaskowo wiąże się zwykle pewien okres eksploatacji, przy czym części drukowane w 3D zwykle nie wytrzymują tak długo, jak części formowane wtryskowo. Jednak, jeśli zostaną odpowiednio zaprojektowane i wydrukowane, mogą wytrzymać wiele cykli.

Jeśli chodzi o materiał, elastyczne materiały, takie jak ABS, PETG i nylon są lepiej dostosowane do mechanizmów zatrzaskowych niż bardziej kruche materiały, takie jak PLA i standardowa żywica SLA. Jednak użycie tych materiałów jest jak najbardziej możliwe, zwłaszcza w zależności od rodzaju zatrzasku.

Istnieje wiele typów i geometrii elementów zatrzaskowych, które są zgodne z tymi podstawowymi zasadami. W następnych rozdziałach omówimy szczegółowo najpopularniejsze z nich: wspornikowe i pierścieniowe.

Wspornik zatrzaskowy

Złącza zatrzaskowe wspornikowe można łatwo rozpoznać po występie przypominającym wspornik lub hak, który sam zagina się na miejsce. Jest to jedno z najbardziej uniwersalnych połączeń zatrzaskowych, a także najłatwiejsze i najbardziej intuicyjne w użyciu.

Istnieje wiele odmian geometrycznych zatrzasków wspornikowych, od najprostszych do bardziej skomplikowanych zakrzywionych lub w kształcie litery U. Każdy typ mechanizmu ma swoje mocne i słabe strony, a ostateczny wybór będzie zależał od materiału i ostatecznego zastosowania.

Projektowanie

Podczas modelowania zatrzaskowych połączeń wspornikowych konieczne jest uwzględnienie kilku czynników. Szerokość wspornika jest jedną z najważniejszych, ponieważ jest to kompromis pomiędzy sztywnością a elastycznością. Grubsze belki są trudniejsze do zginania, ale są też mniej podatne na złamanie.

Dobrą praktyką projektową jest zmniejszanie przekroju poprzecznego wspornika w kierunku jego wierzchołka, dzięki czemu jest on mocniejszy u podstawy i cieńszy na całej długości.

Drukowanie

W przypadku drukowania 3D połączeń zatrzaskowych wsporników, orientacja jest prawdopodobnie najbardziej wpływowym ustawieniem. Unikaj drukowania wspornika w orientacji pionowej, ponieważ siły ścinające podczas zginania będą koncentrować się pomiędzy warstwami, znacznie zmniejszając wytrzymałość części. (Części drukowane 3D są najmocniejsze w kierunku linii warstw).

Klips do torby zaprojektowany przez użytkownika Thingiverse MasterFX jest dobrym przykładem drukowanego w 3D zatrzasku wspornikowego, który podobno działa nawet wydrukowany z PLA. Drukowana w 3D sprzączka autorstwa SingerAudio również jest w zasadzie mechanizmem wspornikowym.

Połączenie zatrzaskowe

Złącza zatrzaskowe pierścieniowe są powszechnie stosowane w zakrętkach długopisów i pokrywkach pojemników. Jest to rodzaj złącza, które charakteryzuje się ciągłą wypustką i odpowiadającym jej rowkiem, czasami na całym obwodzie części.

Złącza te można stosunkowo łatwo dodawać do projektów i są one znacznie trwalsze niż zatrzaski wspornikowe, co czyni je doskonałym wyborem, gdy wymagane są ciasne połączenia. Przeguby zatrzaskowe mogą być nawet przystosowane do pracy jako wodoszczelne uszczelki w pokrywach.

Wariacje obejmują połączenia przegubowe, takie jak mechanizmy kulkowo-gniazdowe, w których to gniazdo jest odchylane (lub zginane) podczas wkładania.

Projektowanie

Ogólnie rzecz biorąc, pierścieniowe połączenia zatrzaskowe są zwykle elementami niskoprofilowymi, których projektowanie wymaga mniej wysiłku niż w przypadku połączeń wspornikowych. Ponadto, połączenia te można łatwiej skorygować poprzez odpowiednie przeszlifowanie rowka i wypustu.

Należy jednak dobrze przemyśleć geometrię rowka i wypustu. Głębsze rowki zapewnią ciaśniejsze, ale twardsze połączenie między częściami. Wypusty powinny być również zaprojektowane z fazowanymi lub spiłowanymi krawędziami, aby umożliwić łatwiejsze wstawianie, a jednocześnie zmniejszyć potrzebę stosowania podpór podczas drukowania.

Drukowanie

Drukowanie zatrzasków pierścieniowych jest bardzo proste, chyba że chodzi o przeguby. Takie ruchome przeguby mogą być bardziej wymagające do wydrukowania i mogą wymagać podejścia metodą prób i błędów.

Zapoznaj się z projektami przegubów kulistych autorstwa użytkownika biglildesign z serwisu Cults, a także z samouczkiem z programu Fusion 360 autorstwa DreamOnward, w którym opisano projektowanie przegubów pierścieniowych o pełnym obwodzie, zarówno cylindrycznych jak i kwadratowych.

Zacznij tworzyć!

Teraz nadszedł czas, aby pobrudzić sobie ręce (lub drukarkę?). Typy wspornikowe i pierścieniowe to najpopularniejsze złącza zatrzaskowe, które powinny być odpowiednie dla większości projektów i zastosowań w druku 3D.

Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat projektowania, możesz zacząć od tego kompleksowego przewodnika firmy Bayer na temat projektowania złączy zatrzaskowych dla tworzyw sztucznych w ogóle. Samouczek firmy Formlabs jest również doskonałym źródłem informacji na temat projektowania mechanizmów zatrzaskowych dla obudów komputerów jednopłytkowych.

Żródło: https://all3dp.com