3D-printen revolutioneren: Precieze verbindingen voor moeiteloze montage

U.S. Army Case Study

Lees ons nieuwste klantsuccesverhaal over een grote trainingsbasis voor het U.S. Army.

Met de lancering van Onyx, ons micro-koolstofvezel-geïnfiltreerde nylon-filament, hebben we de capaciteiten getest. De filament's uitzonderlijke oppervlakteafwerking en dimensionele stabiliteit maken het ideaal voor het creëren van precieze verbindingen, wat deze gids tot robuuste 3D-geprinte verbindingen met een desktop-printer inspireerde.

Verbinden is een term uit de houtbewerking die de kunst beschrijft van het verbinden van twee stukken materiaal door ze geometrisch te constrangeren. Sterke verbindingen bieden betrouwbare verbindingen met minimale bevestigingsmiddelen, wat montage vereenvoudigt. Traditionele verbindingen kunnen complex en tijdrovend zijn, terwijl bouten en schroeven vertrouwen op eenvoudige gaten en kant-en-klare bevestigingsmiddelen.

3D-printen blinkt in het produceren van ingewikkelde geometrieën zonder prijsprijs. FDM's laag-gebaseerde proces beperkt materiaaleigenschappen, dus ontwerpers moeten geometrie herdenken om montagecomplexiteit en kosten te reduceren. Door verbindingsconcepten uit houtbewerking en injectiegieten te lenen, kun je printbare interfaces creëren die 3D-printens geometrische vrijheid benutten.

Zwaluwstaarten

Terwijl rechte hoeken de standaard zijn in bewerking, behandelen 3D-printers zwaluwstaarten en rechte muren hetzelfde. Zwaluwstaarten voegen een derde vrijheidsgraad toe, wat glijdende of lock-in verbindingen zonder bevestigingsmiddelen mogelijk maakt. Dit principe werkt voor T-verbindingen, glijende assemblages, en meer.

Het glijdende doos-voorbeeld demonstreert hoe een zwaluwstaart-achtige constraint bereikt kan worden met een simpele angewinkelde plaat. Het glijdt schoon, heeft een detent voor snap-closure, en print op de Mark Two zonder supports, wat een geweldige fit oplevert bij de eerste poging.

Bekijk ons Composites Design Guide

Angewinkelde geometrie helpt ook 3D-printen. Een zijwaarts V-profiel kan beweging constrangeren op manieren die lastig te bewerken zijn maar triviaal te printen. Integenstelling, klassieke tong-en-groef verbindingen creëren overhangs die dimensionele nauwkeurigheid compromitteren, dus ze zouden vermeden moeten worden als mogelijk.

Klikverbindingen

Klikverbindingen zijn een kosteneffectieve verbindingsstrategie in injectiegieten, die de elastische deformatie van kunststof benut. Ze vertalen goed naar FDM wanneer correct georiënteerd: geprint in het XY-vlak om schuuring langs de Z-as te vermijden. Dunne dwarsdoorsnedes reduceren buigmomenten, maar de oriëntatie is belangrijk.

Een klikverbinding rechtop printen plaatst trekkrachten over laaggrenzen, wat falingsrisico verhoogt. Op zijn zijde, mist de klikverbinding's dwarsdoorsnede laagvlakken, wat voorspelbaarheid verbetert. Voor grotere klikverbindingen stelt printen op de zijde ook vezelrouting in de tand toe, wat de composietsterkte volledig benut.

Vraag een gratis steekproef aan

Klikverbindingen kunnen veel vormen aannemen afhankelijk van de toepassing. Omdat FDM niet geconstraineerd is door vormgeometrie, kun je experimenteren met plaatsing en geometrie voordat je finaliseert. Snel prototypen laat je snel door variaties itereren.

Alles samen: Telefoonhouder

Om glijdende passen en klikmechanismen te illustreren, ontwierp ik een telefoonhouder die vastzit aan de Mark Two's kap en telefoons van 2,5–4 inch breed bevestigt. De houder heeft slechts drie onderdelen en twee interfaces.

De eerste interface is een draaiend gewricht dat als scharnier funktioneert, met complementaire hoeken voor een schone glijdende pas. De tweede interface is een lineaire klik met angewinkelde muren en tanden, wat de breedte van de houder instelt. Dit ontwerp zou moeilijk te bewerken zijn maar print snel en betrouwbaar.

Een noot over toleranties

Verbinden vereist zorgvuldige tolerantie-ontwerp. Op de Mark Two levert een 0,08 mm Spiele tussen muren (0,16 mm diameter) typisch een betrouwbare glijdende pas. Als een oppervlak op supportmateriaal steunt, vergroot de spelen tot ~0,15 mm. Omdat geprinte onderdelen kunnen variëren, prototypeer en test altijd om de gewenste pas te bevestigen.

Ontwerpen met verbindingen in gedachten kan je modellen vereenvoudigen en fit verbeteren. Deel je succesvolle verbindingen met ons op Twitter @MarkForged.