Нарезание резьбы в 3D-напечатанных деталях: как использовать тепло

Мы можем сделать наши напечатанные на 3D-принтере детали еще более функциональными, если начнем смешивать их с некоторыми важными «механическими витаминами». Комбинируя отпечатки с винтами, гайками, застежками и штифтами, мы получаем богатую экосистему для создания механизмов с возможностями, превосходящими те, которые мы могли бы просто напечатать в одиночку.

Сегодня я хотел бы поделиться некоторыми советами по одному из моих любимых методов функциональной 3D-печати: добавлению вставок для термофиксации. Как человек, который годами вручную устанавливал их в пластиковые детали, я думаю, что многие руководства упускают из виду некоторые детали процесса, имеющие решающее значение для получения стабильных результатов.

Не заблуждайтесь; уже существует несколько направляющих для вставок [1, 2]. (На самом деле, я советую вам сначала поискать там хороший толчок.) Однако с годами я добавил свой собственный завершающий прием (ничего экзотического или сложного), который я называю техникой жима пластинами, который дает мне существенное повышение последовательности.

Присоединяйтесь ко мне ниже, и я восполню пробелы в знаниях (и некоторые даже в буквальном смысле), чтобы отправить вас обратно в лабораторию, оснащенную техникой, которая каждый раз будет давать вам идеально сидящие вставки.

Вставки для термофиксации — это стандартные детали, которые добавляют резьбу к детали, изготовленной из термопласта. Поскольку 3D-печать основана на вытекании пластика из сопел, буквально каждый материал, напечатанный на 3D-принтере, соответствует определению термопластика, поэтому все они будут работать! Что касается техники сопоставления, эти вставки словно созданы друг для друга! (Увы, это не так, но, к счастью, литьевой пластик сделал эти детали товаром.)

Вставки для термофиксации смягчают окружающий материал во время установки. После установки удаление источника тепла приводит к повторному затвердеванию расплавленного пластика вокруг рифленой части вставки, удерживая ее на месте. Давайте рассмотрим этот процесс с точки зрения теплопередачи. Монтажные отверстия меньше самих вставок (они меньшего размера), поэтому мы не можем установить вставки вручную. Вместо этого мы сначала нагреваем вставку, а затем передаем это тепло окружающему материалу, так что отверстие деформируется, принимая в себя большую форму вставки.

По прошествии большего времени тепло передается от инструмента для вставки через вставку от контакта с поверхностью и, наконец, наружу в нашу 3D-напечатанную деталь, где оно рассеивается. Чем дольше время затрачивается на вставку детали, тем больше времени требуется теплу для проникновения в деталь, где оно может деформировать окружающие ее области. В крупномасштабном производстве этот процесс выполняется машиной. Однако в нашем случае мы устанавливаем вручную, поэтому нам нужно учитывать время. Наконец, не забывайте, что когда мы устанавливаем вставку, мы вытесняем расплавленный пластик, чтобы освободить место для термофиксированной вставки. Этот смещенный пластик нужно куда-то девать, и обычно он сминается в нижней части вставки.

Наши инструменты не обязательно должны быть дорогими. Я использую вставку «Наконечник для установки» в сочетании с бюджетным паяльником мощностью 40 Вт от Amazon без какого-либо контроля температуры. Эти «насадки для установки» не являются чем-то особенным, но, в отличие от жал паяльника, они не имеют конической формы. Использование насадки без конуса позволяет легко снять насадку после установки вставки.

Вы можете найти вставки на McMaster-Carr (номер: 92160a115) или на Tindie. (Признаюсь, я использую McMaster-Carr для пластин 4-40 и M2,5, но также и со пластинами M3, M4 и M5 без каких-либо проблем!)

Я настоятельно не рекомендую использовать ванильное паяльное жало по следующей причине. Большинство этих наконечников имеют коническую форму. Если мы используем коническое жало паяльника, мы рискуем застрять жало во вставке. Помните: металл расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Устанавливая металлическую вставку в печатную деталь, мы рассеиваем тепло от вставки в деталь, в результате чего нагретая вставка слегка охлаждается, а также сжимается вокруг кончика железа. Конечным результатом является то, что когда мы пытаемся вытащить наконечник утюга, вставка оказывается вместе с ним! Я полагаю, что этот сценарий сродни китайской ловушке для пальцев.