3D-printinzetstukken

Additive manufacturing heeft veel voordelen, waaronder de mogelijkheid van sets van onderdelen printen in een enkele print of complexe geometrieën zoals een schroefdraad. In het laatste geval is het schroefdraadontwerp echter niet zo gemaakt dat er een regelmatige montage mogelijk is, omdat ze, omdat ze van plastic zijn gemaakt, kunnen vervormen en hun afmetingen kunnen verliezen of zelfs kunnen breken.

Wanneer u een bepaald type onderdeel in de 3D-printwereld wilt vervaardigen, zijn er tal van gelegenheden waarbij het nodig is om sterke verbindingen te gebruiken om verwijderbare onderdelen te maken of om de permanente hechting van elementen met een groot volume te garanderen.

Mechanische componenten vervaardigd met behulp van traditionele technologieën worden een ondersteuning voor additive manufacturing-onderdelen. En in het specifieke geval van het verbinden van onderdelen zijn inzetstukken bijzonder opmerkelijk.

Wat zijn invoegingen?

Een alternatief voor het opnemen van moeren in het midden van een print is het gebruik van metalen inzetstukken. Metalen inzetstukken zijn bevestigingsmiddelen met schroefdraad die in een gat worden gestoken om het onderdeel te voorzien van een mogelijke schroefdraadverbinding.

Afbeelding 1:Tussenvoegsels. Bron:Filament2print.

Er zijn twee belangrijke factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren van het beste type wisselplaat: uittrekweerstand en draaiweerstand.

• De uittrekweerstand is de weerstand van de wisselplaat om uit de behuizing te trekken wanneer de schroef wordt vastgedraaid. Dit is een waarde die kan worden verhoogd door de lengte van de insert te vergroten.

• De weerstand tegen rotatie is de weerstand tegen de wisselplaat die tegen zichzelf draait wanneer de schroef wordt vastgedraaid. In dit geval geldt:hoe groter de diameter van de wisselplaat, hoe groter de torsiecapaciteit, aangezien er meer oppervlak op het onderdeel wordt geklemd.

In het algemeen wordt er rekening gehouden met factoren zoals de diameter en grootte van de wisselplaat (waarvoor het nodig is om het technische gegevensblad van de fabrikant te raadplegen). En materialen, zowel van het inzetstuk als van het plastic waar de installatie moet worden uitgevoerd. Er is een grote verscheidenheid aan inzetstukken die kunnen worden geïnstalleerd in elk type materiaal, of het nu gaat om metaal, hout, plastic of iets dergelijks. Het meest voorkomende materiaal bij de vervaardiging van inzetstukken is messing, hoewel ook andere materialen zoals roestvrij staal (corrosiebestendig) of aluminium (lichter gewicht) opduiken.

Voor FDM (bij fabricage met thermoplastische materialen) zou bijna elk inzetstuk geschikt zijn, maar bij fabricage door SLA (die thermohardende materialen gebruikt en daarom, eenmaal bedrukt, niet kan worden gewijzigd door hitte of druk) alleen zelftappende of helicoil-inzetstukken kunnen worden geïnstalleerd.

Het is erg belangrijk om te benadrukken dat ondanks het feit dat in FDM een inzetstuk van bijna elk type materiaal kan worden gebruikt, de procedure voor het plaatsen van dit inzetstuk altijd problematischer zal zijn dan in SLA-onderdelen. Dit komt door de niet-isotropie van het onderdeel, wat betekent dat wanneer het wordt geconfronteerd met een koud geplaatst inzetstuk, de druk zodanig is dat het onderdeel delamineert.

Er zijn veel soorten inserts en de algemene classificatie is volgens hun vorm van insertie.

Soorten inzetstukken

Warmte inbrengen: Warmte-inzetstukken worden gebruikt met thermoplastische materialen, die smelten bij lage temperaturen. De gebruikswijze is zeer eenvoudig en vereist alleen een soldeerbout of andere warmtebron (Modifi3D Pro), waardoor het inzetstuk bij contact door warmteoverdracht opwarmt. Om dit type inzetstuk te plaatsen, moet er een gat in het onderdeel zitten waarvan de diameter iets kleiner is dan de buitendiameter van het inzetstuk. Gebruik een inbrenggereedschap en controleer de druk (omdat het mogelijk is om het onderdeel rond het gat te smelten), druk het inzetstuk over de rand van het gat om het plastic uit te zetten. Het inzetstuk zal tijdens het afkoelen tussen de vezels van het plastic komen te zitten. De wisselplaat bevindt zich in de juiste positie als beide randen, onderdeel en wisselplaat, zich op hetzelfde niveau bevinden. Met de juiste positionering van dit type inzetstuk kan een treksterkte van 15 kg en een torsiesterkte van 2,5 kg worden bereikt. Bovendien hebben warmte getapte wisselplaten beide gaten open zodat ze doorlopende gaten kunnen worden beschouwd, wat betekent dat de lengte van de wisselplaat geen beperking zal zijn, zelfs als de te tappen schroef dieper moet worden ingebracht dan de lengte van de wisselplaat zelf.

Afbeelding 2:Warmte-inzetstuk. Bron:Filament2print.

Druk :Drukinzetstukken of klinknagels vereisen een gat met dezelfde diameter als de klinknagel. Hun installatie is heel eenvoudig omdat ze, zoals elke klinknagel, gewoon op hun plaats moeten worden gedrukt met een compressiegereedschap. Net als in het vorige geval bevindt de wisselplaat zich in de juiste positie wanneer de twee randen zich op hetzelfde niveau bevinden. Het is heel belangrijk om op te merken dat tijdens de installatie de inzetstukken goed moeten worden aangedrukt, omdat de onderdelen in de buurt van de gaten kunnen worden geplet.

Zelfthreading :Voor bepaalde materialen die worden gebruikt in SLS en 3D-printen met hars die smelten bij zeer hoge temperaturen of geen stabiel gedrag vertonen bij verhitting, zijn zelftappende inzetstukken ideaal. Gekenmerkt door een interne en externe schroefdraad voor eenvoudige installatie in het onderdeel, worden deze inzetstukken geplaatst met behulp van een ensat-type draadsnijgereedschap. Het onderdeel moet worden vervaardigd met een gat dat dezelfde nominale diameter heeft als het inzetstuk, aangezien deze inzetstukken een schroefdraad vormen op het plastic wanneer ze worden geïnstalleerd, wat resulteert in een montage die kan worden blootgesteld aan veel grotere spanningen in vergelijking met hitte-inzetstukken. Bovendien zijn deze inzetstukken gemaakt van roestvrij staal, een materiaal dat zeer goed bestand is tegen slijtage en agressieve omgevingen.

Afbeelding 3:zelftappend inzetstuk en gereedschap. Bron:Filament2print.

Helicoil :Net als de zelftappende inzetstukken hebben helicoil-inzetstukken ook 2 schroefdraad en werken ze op dezelfde manier. Het gat in het werkstuk moet worden gedimensioneerd volgens de standaard van de geselecteerde helicoil. Om de wisselplaat te passen, moet de schroefdraad eerst met een tap in het gat worden gemaakt en vervolgens met gereedschap worden geïnstalleerd. Ten slotte wordt het kleine flensje aan de onderkant van het inzetstuk, dat als aanslag voor het montagegereedschap fungeert, afgebroken. Hoewel deze inzetstukken niet goedkoop zijn, zijn het uiterlijk en de praktische bruikbaarheid opmerkelijk.

Aanbevelingen

Met betrekking tot de diameter van de gaten moet er rekening mee worden gehouden dat er bij het printen van het onderdeel maatafwijkingen zullen zijn tussen het 3D-ontwerp en het onderdeel, dus bij het ontwerpen van de gaten het zal nodig zijn om een ​​tolerantie op hen toe te passen. Bovendien moet het gat lang genoeg zijn voor de installatie van het inzetstuk, ook rekening houdend met de extra lengte van het uitsteeksel van de schroef. Een ander ding om rekening mee te houden met betrekking tot het ontwerp is de wanddikte; probeer waarden toe te passen die hoog genoeg zijn zodat bij het bewerken van het gat het niet in de vulling van het onderdeel komt.

Afbeelding 4:Inbrengen van het inzetstuk door warmte. Bron:Markforged.

Wat de installatie betreft, is het erg belangrijk om te zorgen voor bepaalde aspecten, zoals positionering en snelheid van werken. Zorg er altijd voor dat de wisselplaat zo ver mogelijkgecentreerd en loodrecht op het gat staat . Dit geldt voor warmte-, druk- of schroefdraadinzetstukken, omdat het inbrengen van het inzetstuk kan leiden tot kruislingse schroefdraad en beschadiging van de schroefdraad of zelfs kan leiden tot een onjuist inbrengen van de verbindingsschroef. Als u er rekening mee houdt dat de onderdelen van plastic zijn en dat het inzetstuk een metalen element is, heeft dit invloed op de installatiesnelheid, aangezien de hardheid van het metaal de bedrukte onderdelen kan beschadigen. Daarom moet de snelheid worden gecontroleerd om de wanden van het gat niet te beschadigen.

Zoals we weten, is 3D-printen volop in ontwikkeling en oplossingen zoals deze maken het verschil als het gaat om het verkrijgen van onderdelen met een grotere complexiteit en die nauwkeuriger inspelen op de behoeften van de industrie.