Incorporação de porcas em peças impressas em 3D para resistência oculta do fixador

A maioria dos plásticos de impressão 3D não são os melhores para fios impressos em 3D ou mesmo fios roscados em orifícios de tamanhos menores devido às limitações de material das peças. Muitos plásticos impressos têm baixa resistência ao escoamento do material em comparação com os metais em que você normalmente encontra fios, e o pequeno tamanho da característica da maioria dos fios significa que muitas impressoras terão alguns problemas para imprimi-los diretamente. Como resultado, os fios impressos em 3D ou rosqueados geralmente se desgastam muito rapidamente e, mesmo com o reforço de fibra do Mark Two e X7, as fibras não afetam a resistência do fio devido ao seu tamanho. As roscas de metal são muito mais precisas e têm um engajamento mais confiável do que as roscas de plástico.

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Vimos como contornar isso anteriormente adicionando um pouco de metal a seus plásticos impressos em 3D com inserções rosqueadas ajustadas a quente. A inserção derrete e reflui o plástico ao redor da peça, tornando-a mais forte e segura. No entanto, nem sempre isso pode ser uma boa opção - embora as pastilhas funcionem, elas têm algumas restrições de design. O inserto deve estar na face de uma peça e sua resistência ao arrancamento não pode ser mais reforçada além das propriedades do material de plástico ao redor do inserto.

Existem soluções alternativas para isso, no entanto, na forma de impressão sobreposta. Essa técnica tem alguns nomes:impressão sobreposta, coprocessamento e impressão incorporada são apenas alguns exemplos. A técnica é semelhante à sobremoldagem nos procedimentos de moldagem por injeção e fundição, em que as peças são colocadas no molde e o plástico ou borracha é moldado ao redor delas. Um exemplo seria como as rodas de scooter são feitas - os pneus de borracha são, na verdade, moldados em torno dos cubos de metal.

Visão geral

Também podemos tirar proveito dessa técnica na impressão 3D - incorporando componentes externos em uma impressão durante uma pausa. Este processo permite que você faça algumas montagens impossíveis de fabricar. Incorporando porcas em peças impressas em 3D, podemos adicionar mais material entre o parafuso e a porca do que seria possível com uma inserção para ocultar a porca e aumentar a força de arrancamento. Podemos até mesmo reforçar as camadas que envolvem a porca ainda mais com fibra, permitindo conexões de parafusos fortes e ocultos em suas peças impressas em 3D de força industrial. O processo básico de design para isso é projetar uma cavidade do tamanho da porca embutida que você deseja adicionar à parte impressa em 3D, pausando a impressão antes que a camada superior da cavidade seja impressa, adicionando seu componente e permitindo que a impressão Prosseguir.

Diretrizes de design:

Tolerâncias: Ao incorporar componentes em peças impressas em 3D, a coisa mais importante a se lembrar são as tolerâncias de sua impressora. Na Mark Two, deixar uma folga de 0,05 a 0,08 mm em todos os lados proporciona um ajuste perfeito para sua peça. Isso deve ser das dimensões medidas de sua peça, apenas por segurança. As dimensões informadas por um fabricante sempre terão suas próprias tolerâncias! Uma cavidade que está muito aberta não se encaixa na parte externa da porca, então você não pode enroscar um parafuso nela. Uma cavidade muito pequena, bem, você não conseguirá encaixar a porca nela.
A superfície superior: A superfície superior da peça que você está incorporando também é muito importante. Se a parte superior da parte que você está incorporando tiver uma face plana, você provavelmente desejará projetar sua parte de forma que a impressora imprima bem em cima dela, caso em que você pode querer colocar um pouco de cola na parte superior de sua parte. Se a parte superior da peça não for plana, você precisará projetar uma cavidade que não toque na parte superior da peça durante a impressão. De qualquer forma, a superfície superior da parte que você está incorporando DEVE estar abaixo do cabeçote de impressão assim que for colocada na parte impressa em 3D, caso contrário, a cabeça de impressão ficará triste e poderá colidir com ela. Uma das coisas mais importantes a lembrar ao projetar sua peça é a face de onde ela será impressa e onde estará a pausa.
Material de apoio: Idealmente, você não deseja usar suportes ao incorporar peças, porque eles vão atrapalhar. No entanto, se for necessário devido a outros recursos na peça, você precisará removê-los durante a pausa antes de colocar a porca, e garantir que nenhum suporte será impresso no ar ou no topo da porca uma vez que foi incorporado.
Seleção do tipo de porca: Quando se trata de embutir porcas em seus projetos, as porcas quadradas são, na verdade, muito mais adequadas para esta aplicação porque têm menos probabilidade de arrancar as faces internas da cavidade se você aplicá-las com muito torque. No entanto, as porcas hexagonais são muito mais comuns e bem conhecidas, portanto, neste guia, estarei usando principalmente porcas hexagonais, porque é provável que você esteja familiarizado com isso. Se você realmente deseja entrar nisso, porcas quadradas seriam um bom investimento.

Incorporando porcas no plano XY

1 Projetando a cavidade: Projetar a cavidade para sua porca é bastante simples. Depois de projetar o orifício do parafuso, meça as dimensões da porca que você está embutindo e faça CAD na cavidade usando o orifício do parafuso como ponto central. Normalmente, farei um plano de construção em qualquer camada em que a cavidade começará ou terminará e crio um esboço nela.

Em seguida, meça a porca que você vai incorporar e esboce a cavidade. Neste caso, estou usando uma porca hexagonal M5 com largura de 7,85 mm e altura de 3,85 mm. Eu medi isso diretamente com um conjunto de calibradores em vez de usar a folha de especificações, que diz que é de 8 mm x 4 mm. Em vez de inserir as dimensões da porca diretamente, considere as tolerâncias - cerca de 0,05 mm de cada lado (portanto, adicione 2 x 0,05 para obter 0,1 para a tolerância diametral total) dá um ajuste bem próximo. Isso me daria 7,95 mm de largura e 3,95 mm de altura, mas eu quero jogar com cautela, então vou me dar um pouco mais de espaço de manobra e arredondar para 8 mm de largura e 4 mm de altura de qualquer maneira.

Depois disso, extrude o esboço pela cota de altura calculada e agora a cavidade está pronta. Você não quer fazer filetes ou chanfros em nenhuma das arestas internas da cavidade porque isso afetará o ajuste da peça e onde o bico de impressão vai - por exemplo, se você filetar a aresta do teto da cavidade, uma vez que a pausa chega , você não conseguirá encaixar a porca na cavidade!

2. Adicionando uma pausa: No Eiger, você pode adicionar uma pausa após uma determinada camada. Em primeiro lugar, certifique-se de que desligou os suportes (a menos que seja realmente necessário). Você pode fazer isso em “Configurações avançadas”.

Em seguida, encontre onde no arquivo fatiado começa o teto da cavidade e role até a camada ANTES disso. Lá, você pode clicar em “pausa após camada” para adicionar a pausa.

3. Adicionando fibra: Para aumentar a força de arrancamento de sua porca, você pode optar por adicionar fibra à sua peça. Você vai querer adicioná-lo nas camadas acima ou abaixo de sua parte. Isso realmente depende da direção de onde o parafuso virá e de como ele carregará a porca. Para obter mais informações sobre como dispor a fibra de forma eficaz, confira esta série de postagens. Na imagem abaixo, adicionei fibra a cada lado das cavidades da porca para fortalecer o suporte. A fibra também pode ser adicionada às camadas que constituem as laterais da porca para reforçar as paredes da cavidade. Paredes mais fortes significam uma porca mais segura que terá menos probabilidade de se soltar.

4. Imprimindo a peça: Agora é hora de imprimir. felizmente, você pode descobrir quando a impressora fará uma pausa observando os detalhes da camada no Eiger, então não há necessidade de esperar. Assim que a pausa ocorrer, basta deslizar o componente e retomar a impressão. Se você estiver preocupado com o fato de o náilon ou ônix não grudar na parte superior do componente incorporado, basta adicionar um pouco da cola da placa de impressão que fornecemos na face superior antes de retomar a impressão (no entanto, tome cuidado para não deixar cola na impressão em si - isso pode causar delaminação da camada). Se você tiver algumas porcas que são difíceis de alcançar pela frente da impressora, não se preocupe! felizmente, os acoplamentos cinemáticos na parte inferior da placa de impressão se encaixam de volta com precisão de 10 mícrons, então você pode simplesmente retirar a placa de impressão e colocá-la de volta no lugar depois de incorporar todos os seus componentes.

5. Lidando com material de suporte e geometrias mais complicadas (se necessário): Se você precisar usar material de suporte devido a outros recursos em sua peça, quando a impressão for pausada, você poderá retirá-la com um alicate de bico fino. No entanto, isso só funciona realmente se sua cavidade tiver um teto plano. Se você estiver incorporando peças com superfícies superiores mais complexas, pode não ser capaz de usar material de suporte. Você precisará confiar em saliências arqueadas ou anguladas para manter a cavidade interna limpa ou imprimir uma peça secundária para embutir com uma superfície superior plana para facilitar a remoção do material de suporte. Este processo é explicado a seguir.

Impressão de peças secundárias para incorporar porcas em outros planos

Adicionar porcas embutidas em outros planos é possível, mas um pouco mais de consideração de projeto está envolvida para que a remoção do suporte seja fácil e para que as porcas permaneçam restritas dentro da peça. Para fazer isso, um componente secundário deve ser projetado. Como exemplo, gostaria de embutir uma porca sextavada nesta peça de forma que seu eixo fique paralelo à placa de impressão, conforme mostrado na seção transversal abaixo. Uma porca quadrada seria a solução simples para isso, porque fornece uma superfície plana para imprimir, mas estou passando por uma questão de exemplo. Se eu deixar esta cavidade como está, o filamento não será capaz de preencher a lacuna muito bem e qualquer material de suporte nessa área precisará ser removido.

Eu poderia incorporar uma saliência em ângulo na cavidade, mas isso ainda significa que não posso usar material de suporte, uma vez que irá preencher mal acima da porca, e isso significa que a porca será capaz de deslizar dentro da cavidade, tornando-se muito mais difícil de seguro ao enroscar um parafuso através dele.

Em vez disso, posso adicionar uma parte secundária para imprimir, um recurso que fixará a porca e fornecerá à impressora uma superfície superior plana para imprimir. Para fazer isso, faço uma cavidade de porca com uma parte superior plana:

E a seguir crie uma pequena peça que preencha o espaço restante naquela cavidade, deixando um pouco de tolerância na parte superior e nas laterais, apenas para segurança.

Isso pode ser impresso ao lado do componente principal, de modo que quando a impressão pausar, posso adicionar a noz e o componente secundário durante a pausa, e então a impressão pode continuar sobre a parte superior plana da parte impressa secundária, como com este porca quadrada angular abaixo:

Usando o mesmo método, você pode embutir porcas em outros ângulos também, mas você precisa ter certeza de que há espaço para deslizar a porca. Na imagem em corte transversal abaixo, a pequena peça triangular fixa uma porca quadrada no lugar em um ângulo dentro da parte impressa:

Esta técnica pode permitir que você fixe porcas em qualquer ângulo em qualquer plano em peças impressas em 3D, e não se limita a apenas porcas - descubra como embutir porcas e outros componentes é mais útil para você, e não se esqueça de compartilhe conosco no Twitter, Facebook ou Instagram!

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