Существует множество способов крепления винтов к 3D-печатным деталям: от установки металлических вставок и нарезания резьбы до печати резьбовых элементов прямо на модели.
Винты — одни из самых популярных крепежных элементов в мире. Можно ли использовать обычные металлические винты с деталями, напечатанными на 3D-принтере? Однозначно да, и это отлично работает как для стереолитографии (SLA), так и для селективного лазерного спекания (SLS).
В этой статье мы рассмотрим различные методы использования металлических винтов с 3D-печатными деталями и дадим советы по проектированию резьбы непосредственно в вашей 3D-модели.
Варианты дизайна для резьбы в 3D-печати
Давайте взглянем на различные конструктивные решения для создания резьбы, которые мы собрали за годы работы в Formlabs и по отзывам наших клиентов. Наш тестовый образец демонстрирует все эти методы сразу.
Мы сгруппировали эти варианты по типу крепления, указав плюсы и минусы каждого для разных случаев использования.
Металлические винты + металлическая резьба (вставки и гайки)
В этом разделе мы рассмотрим три способа интеграции металлических вставок и гаек в готовые отпечатки. Это обеспечивает прочное, долговечное крепление, выдерживающее многократную сборку и разборку.
1. Экспандерные (разжимные) вставки
Плюсы:
- Отличная фиксация в детали.
- Прочная и износостойкая металлическая резьба.
- Устанавливаются простой запрессовкой.
Минусы:
- Могут ослабнуть при повышенных температурах.
Как использовать: Во время проектирования создайте бобышку с диаметром и глубиной согласно спецификациям вставки. Напечатайте и проведите постобработку детали как обычно, убедившись, что в отверстии не осталось материала. Вставьте вставку запрессовкой. При закручивании винта насеченная поверхность вставки разожмется и создаст прочное соединение с трением.
Совет для SLA-печати: Вставьте винт в запрессованную вставку до пост-отверждения детали. Это снизит риск растрескивания материала вокруг вставки при ее расширении.
2. Термоустанавливаемые вставки
Плюсы:
- Наилучшая фиксация в детали.
- Прочная и износостойкая металлическая резьба.
Минусы:
- Для термопластов (SLS): требуется паяльник и время на остывание.
- Для реактопластов (SLA): требуется клей и время на отверждение.
Как использовать:
- Для SLS (термопласты): Используйте паяльник со специальным наконечником, чтобы нагреть вставку. Тепло размягчит окружающий пластик, и вы сможете утопить вставку на место. Дайте детали остыть перед использованием.
- Для SLA (реактопласты): Спроектируйте отверстие под максимальный диаметр вставки. Установите вставку на место, используя цианоакрилатный клей (СА, «суперклей») или эпоксидную смолу. Дайте клею полностью высохнуть.
Хотя этот метод требует дополнительного шага, он обеспечивает более надежное и прочное соединение по сравнению с разжимными вставками.
3. Гайки, встраиваемые в конструкцию
Плюсы:
- Очень хорошая фиксация.
- Прочная и износостойкая металлическая резьба.
Минусы:
- Карман или бобышка должны быть спроектированы и оставаться доступными после печати.
- В зависимости от геометрии может потребоваться клей.
Как использовать: Спроектируйте в детали карман или бобышку, которые надежно удерживают стандартную шестигранную или квадратную гайку. Убедитесь, что к гайке есть доступ для установки. Для дополнительной надежности капните немного СА-клея.
Металлические винты + пластик (прямое вкручивание)
Для скорости и простоты можно отказаться от вставок и вкручивать винты прямо в пластик. Готовый крепеж, предназначенный для пластика, отлично работает с 3D-печатными материалами.
1. Нарезание резьбы метчиком
Плюсы:
- Хорошая фиксация.
- Просто и быстро.
Минусы:
- Не выдерживает столько циклов сборки/разборки, как металл.
- Может увеличить время работы при множестве отверстий.
Как использовать: Используйте метчик для пластика, чтобы нарезать резьбу в готовом отверстии. Это быстрый и экономичный метод, не требующий дополнительных шагов при проектировании.
2. Саморезы (самонарезающие винты)
Плюсы:
- Хорошая фиксация.
- Невероятно просто и быстро.
Минусы:
- Не выдерживает столько циклов сборки/разборки, как металл.
Как использовать: Вкрутите саморез в отверстие, спроектированное по рекомендациям производителя крепежа.
Важно: Используйте этот метод с пластиками, обладающими высокой пластичностью (удлинением на разрыв), такими как Nylon 11/12 Powder, Tough или Durable Resin. Хрупкие материалы (например, Rigid Resins) могут треснуть. Всегда используйте средства защиты глаз!
Прямая 3D-печать резьбы
Плюсы:
- Можно создать нестандартную резьбу любого размера и формы.
Минусы:
- Не выдерживает многократной сборки/разборки.
- Работает только с крупной резьбой.
Как использовать: Этот метод эффективен, если следовать правилам:
- Используйте крупную резьбу (от M6 или ¼”–20 и больше).
- Уменьшайте концентраторы напряжений с помощью фасок.
- Используйте профили резьбы, разработанные для пластиков.
- Для мелких винтов проектируйте полукруглый профиль резьбы с небольшим смещением (offset) для лучшего зацепления.
Технологии SLA и SLS предпочтительнее FDM для этого метода благодаря высокой точности и гладкой поверхности. Материалы с низким трением (например, Durable Resin) меньше изнашиваются.
Совет: При подготовке к печати сведите к минимуму поддержки на резьбовых поверхностях, чтобы избежать сложной постобработки.
Вывод: комбинируйте компоненты с помощью резьбы и вставок
Существует множество вариантов соединения 3D-печатных деталей винтами. Вы можете выбрать любой из описанных выше методов в зависимости от:
- Материала детали.
- Количества циксов сборки/разборки.
- Требуемой прочности.
- Готовности к дополнительным шагам в процессе.
Правильный подход позволит вам создавать прочные, функциональные и надежные сборки.
О нашей компании
TITAN 3D - поставщик и системный интегратор оборудования для 3D-печати, 3D-сканирования и автоматизированного контроля в промышленности, машиностроении, медицине.
Готовы ответить на все Ваши вопросы, проконсультировать по оборудованию, и подобрать лучшее оборудование для решения Ваших задач.
Каталог 3D-принтеров мировых производителей - проработку технологии, подбор оборудования, внедрение, пусконаладку и обучение берем на себя!
+7 (952) 243-77-75 I 01@titan-3d.ru I www.titan-3d.ru