隠しファスナー強度のための3Dプリント部品へのナットの埋め込み

これを回避する方法については、ヒートセットスレッドインサートを使用して3Dプリントプラスチックに金属を追加する方法について説明しました。インサートは成形品の周りのプラスチックを溶かしてリフローし、成形品をより強く、より安全にします。ただし、これが常に適切なオプションであるとは限りません。インサートは機能しますが、設計上の制約がいくつかあります。インサートは部品の表面にある必要があり、その引き抜き強度は、インサートを囲むプラスチックの材料特性を超えてさらに強化することはできません。

ただし、これにはオーバープリントの形で回避策があります。この手法にはいくつかの名前があります。オーバープリント、コプロセッシング、埋め込み印刷はほんの数例です。この手法は、射出成形および鋳造手順でのオーバーモールドに似ています。この手順では、部品を金型に配置し、プラスチックまたはゴムをその周りに鋳造します。一例として、スクーターホイールの製造方法があります。ゴム製タイヤは、実際には金属製のハブの周りに鋳造されています。

概要

一時停止中に外部コンポーネントをプリントに埋め込むことで、3Dプリントでもこの手法を利用できます。このプロセスにより、製造不可能なアセンブリを作成できます。 3D印刷された部品にナットを埋め込むことにより、ボルトとナットの間に、インサートを使用した場合よりも多くの材料を追加して、ナットを隠し、引き抜き強度を高めることができます。ナットを挟む層をファイバーでさらに補強することもでき、工業用強度の3Dプリント部品内で強力な隠れたボルト接続を可能にします。このための基本的な設計プロセスは、3D印刷パーツに追加する埋め込みナットのサイズのキャビティを設計し、キャビティの最上層が印刷される直前に印刷を一時停止し、コンポーネントを追加して、次のように印刷できるようにすることです。続行します。

設計ガイドライン：

1. 許容範囲： コンポーネントを3D印刷部品に埋め込む場合、覚えておくべき最大のことは、プリンターの公差です。マーク2では、すべての側面に.05〜.08 mmのギャップを残すことで、パーツに非常にぴったりとフィットします。安全のために、これは部品の測定寸法である必要があります。メーカーから報告された寸法には、常に独自の公差があります。開いているキャビティはナットの外側にかみ合わないため、ボルトをねじ込むことができません。空洞が小さすぎると、ナットを取り付けることができなくなります。
2. 上面： 埋め込むパーツの上面も非常に重要です。埋め込むパーツの上部の面が平らな場合は、プリンタがその上部に直接印刷されるようにパーツを設計することをお勧めします。その場合は、上部に接着剤を塗布することをお勧めします。あなたの部分の。パーツの上部が平らでない場合は、印刷時にパーツの上部に触れないようにキャビティを設計する必要があります。いずれにせよ、埋め込むパーツの上面は、3Dプリントパーツに配置されたらすぐにプリントヘッドの下になければなりません。そうしないと、プリントヘッドが悲しくなり、それにぶつかる可能性があります。パーツを設計するときに覚えておくべき最も重要なことの1つは、パーツが印刷される面と一時停止の場所です。
3. サポート資料： 理想的には、パーツを埋め込むときにサポートを使用しないでください。サポートが邪魔になるためです。ただし、パーツの他の機能が原因である場合は、ナットを挿入する前に一時停止中にそれらを削除する必要があります。また、薄い空気の上やナットの上にサポートが印刷されないようにする必要があります。埋め込まれています。
4. ナットタイプの選択： デザインにナットを埋め込む場合、トルクをかけすぎるとキャビティの内面が剥がれる可能性が低いため、実際には正方形のナットの方がこの用途にはるかに適しています。ただし、六角ナットの方がはるかに一般的でよく知られているため、このガイドでは主に六角ナットを使用します。これは、おそらくそれがよく知られていることだからです。あなたが本当にこれに入りたいのなら、四角いナットは良い投資になるでしょう。

XY平面にナットを埋め込む

1。キャビティの設計： ナットのキャビティの設計は非常に簡単です。ボルト穴を設計したら、埋め込むナットの寸法を測定し、ボルト穴を中心点としてキャビティ内のCADを測定します。通常、キャビティが開始または終了するいずれかのレイヤーに下書き平面を作成し、その上にスケッチを作成します。

次に、埋め込むナットを測定し、空洞をスケッチします。この場合、幅7.85 mm、高さ3.85mmのM5六角ナットを使用しています。これは、8 mm x 4 mmのスペックシートを使用する代わりに、キャリパーのセットを使用して直接測定しました。ナットの寸法を直接入力する代わりに、公差を考慮します–各側で約.05 mm（したがって、完全な直径公差の0.1を取得するには、2 x 0.05を追加します）。幅7.95mm、高さ3.95 mmになりますが、これを安全にプレイしたいので、少し余裕を持たせて、幅8 mm、高さ4mmに切り上げます。

その後、計算された高さ寸法だけスケッチを押し出し、キャビティが完成します。キャビティの内部のエッジをフィレットまたは面取りする必要はありません。これは、パーツのフィットと印刷ノズルの配置に影響するためです。たとえば、キャビティの天井のエッジをフィレットする場合は、一時停止が発生します。 、ナットをキャビティに取り付けることができなくなります！

2。一時停止の追加： Eigerでは、特定のレイヤーの後に一時停止を追加できます。まず、サポートがオフになっていることを確認します（本当に必要な場合を除く）。これは「詳細設定」で行うことができます。

次に、スライスされたファイルのどこから空洞の天井が始まるかを見つけ、その前のレイヤーまでスクロールします。そこで、[レイヤーの後に一時停止]をクリックして一時停止を追加できます。

3。ファイバーの追加： ナットの引き抜き強度を高めるために、パーツにファイバーを追加することを選択できます。パーツの上または下のレイヤーに追加することをお勧めします。これは、ボルトの方向とナットの取り付け方法によって異なります。ファイバーを効果的にレイアウトする方法の詳細については、この一連の投稿をご覧ください。下の画像では、ブラケットを強化するためにナットキャビティの両側にファイバーを追加しています。ナットの側面を構成する層に繊維を追加して、キャビティの壁を補強することもできます。壁が強いということは、ナットがより安全になり、ねじれて緩む可能性が低くなることを意味します。

4。 パーツの印刷： さあ、印刷を始めましょう。幸い、Eigerでレイヤーの詳細を確認することで、プリンターがいつ一時停止するかを把握できるため、待つ必要はありません。一時停止が発生したら、コンポーネントを挿入して印刷を再開します。埋め込まれたコンポーネントの上部にナイロンまたはオニキスが付着しないことが心配な場合は、印刷を再開する前に、上面に提供するビルドプレート接着剤の一部を追加するだけです（ただし、印刷物に接着剤が付着しないように注意してください）それ自体–これは層の層間剥離を引き起こす可能性があります）。プリンタの前面から届きにくいナットがある場合でも、心配はいりません。幸い、ビルドプレートの下部にあるキネマティックカップリングは10ミクロンの精度で元に戻るので、すべてのコンポーネントを埋め込んだら、ビルドプレートを取り外して元の位置に戻すことができます。

5。サポート資料およびより複雑な形状の処理（必要な場合）： パーツの他の機能のためにサポート素材を使用する必要がある場合は、印刷を一時停止したときに、ラジオペンチでそれを引き出すことができます。ただし、これは、キャビティの天井が平らな場合にのみ実際に機能します。より複雑な上面の部品を埋め込む場合は、サポート材を使用できない場合があります。内部の空洞をきれいに保つためにアーチ型または角度の付いたオーバーハングに依存するか、サポートマテリアルを簡単に削除できるように、平らな上面で埋め込むために2番目のピースを印刷する必要があります。このプロセスについては、以下で説明します。

他の平面にナットを埋め込むための二次部品の印刷

他の平面に埋め込みナットを追加することも可能ですが、サポートの取り外しが簡単で、ナットがパーツ内に拘束されたままになるように、もう少し設計上の考慮事項が必要です。これを行うには、セカンダリコンポーネントを設計する必要があります。例として、下の断面図に示すように、軸がビルドプレートと平行になるように六角ナットをこの部品に埋め込みます。四角ナットは、印刷するための平らな表面を提供するため、これに対する簡単な解決策になりますが、例として説明します。この空洞をそのままにしておくと、フィラメントがギャップをうまく埋めることができなくなり、その領域のサポート材料を取り除く必要があります。

角度の付いたオーバーハングをキャビティに組み込むことはできますが、それでもサポートマテリアルを使用できないことを意味します。これは、ナットの上での充填が不十分であり、ナットがキャビティ内でスライドできるため、ボルトを通すときはしっかり固定してください。

代わりに、印刷する二次部品を追加できます。これは、ナットを固定し、印刷するための平らな上面をプリンターに提供する機能です。これを行うには、上部が平らなナットキャビティを作成します：

次に、その空洞の残りのスペースを埋める小さなピースを作成し、安全のために上面と側面に少し公差を残します。

これはメインコンポーネントと一緒に印刷できるので、印刷が一時停止したときに、一時停止中にナットとセカンダリコンポーネントを追加して、次のようにセカンダリ印刷パーツのフラットトップに印刷を続けることができます。下の角度の付いた四角ナット：

同じ方法を使用して、他の角度でナットを埋め込むこともできますが、ナットをスライドさせる余地があることを確認する必要があります。下の断面画像では、小さな三角形のピースが正方形のナットを斜めに固定しています。印刷部分内：

この手法により、3D印刷されたパーツの任意の平面に任意の角度でナットを固定できます。また、ナットだけに限定されません。ナットやその他のコンポーネントを埋め込むことがどのように役立つかを理解し、忘れないでください。 Twitter、Facebook、またはInstagramで共有してください！