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Filettatura delle parti stampate in 3D

In Formlabs progettiamo tantissime parti funzionali per la stampa sulla Form 2, la nostra stampante 3D stereolitografica (SLA). Tra queste troviamo prototipi interni utilizzati per ricerca e sviluppodime e fissaggi per le nostre linee di produzione e parti per la revisione del progetto prima dello stampaggio a iniezione della parte finale a partire da materiali come il nylon.

Indipendentemente dall'applicazione, spesso dobbiamo combinare più parti tramite delle viti, e ora che abbiamo lanciato una formulazione migliorata della nostra Tough Resin ingegneristica, le differenze tra prototipi "che hanno un aspetto realistico" e prototipi funzionali stanno scomparendo.

Questo articolo è una guida all'utilizzo delle viti nelle parti stampate in 3D con la stereolitografia. Esistono tanti altri modi di legare più parti stampate in 3D, ma se devi unire e dividere ripetutamente i componenti e cerchi un fissaggio meccanico robusto, non c'è niente di meglio delle viti di metallo.


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Opzioni di progettazione per le filettature

Diamo un'occhiata ad alcune delle numerose opzioni di progettazione che abbiamo raccolto nel corso degli anni in Formlabs e dai vostri suggerimenti. Abbiamo disposto queste opzioni in ordine a partire da quelle che consideriamo le migliori in generale, e abbiamo elencato vantaggi e svantaggi per più casi d'uso.

Inserti a espansione per materiali plastici

Vantaggi: presa salda nella parte stampata in 3D senza l'uso di colla. Le filettature in metallo sono resistenti e riutilizzabili.

Svantaggi: gli inserti potrebbero allentarsi a temperature elevate.

Stampa un'estrusione con profondità e diametro basati sulle specifiche dell'inserto. Lava il pezzo con alcool isopropilico (IPA) e lascialo asciugare senza eseguire la polimerizzazione post-stampa. Premi l'inserto nell'estrusione con un cacciavite a sfera e utilizza una vite per espanderlo completamente e fissarlo nella plastica circostante. Quindi sottoponi la parte alla polimerizzazione post-stampa per ridurre gli effetti di scorrimento e rafforzare ulteriormente la tenuta dell'inserto nella plastica. Lasciando questo passaggio per ultimo limiti il rischio che l'inserto rompa l'estrusione quando viene espanso.

 

Incollare inserti termoindurenti per materiali plastici

Vantaggi: presa molto salda nelle parti stampate in 3D. Le filettature in metallo sono resistenti e riutilizzabili.

Svantaggi: è necessaria la colla (non provare a installarli con una saldatrice).

Gli inserti termoindurenti sono pensati per essere installati nelle termoplastiche utilizzando una saldatrice e una punta di installazione. Possono essere usati in questo modo nelle lamine di acrilico e nelle parti create tramite il processo di stampa a filo fuso, in inglese "fused deposition modeling" (FDM), ma non possono essere installate nelle parti stereolitografiche fotopolimeriche, che deflettono ma non si sciolgono quando vengono riscaldate.

Tuttavia, la zigrinatura e le creste degli inserti termoindurenti li rendono molto efficaci per la filettatura, a patto di incollarli utilizzando colla epossidica a due componenti o colla a contatto. Regola le dimensioni dell'estrusione in base al diametro più grande dell'inserto e applica piccole gocce di colla prima dell'installazione. Per ottenere risultati ottimali, assicurati che la parte sia completamente asciutta e polimerizzata.

 

Dado in uno scomparto stampato in 3D su misura

Vantaggi: i dadi sono facilmente reperibili per viti di qualsiasi dimensione tu abbia bisogno.

Svantaggi: gli scomparti laterali per i dadi possono eliminare la necessità di colla, ma la parte può essere più difficile da sostenere durante la stampa.

L'aggiunta di uno scomparto esagonale sul retro di un lato per inserire a pressione un dado crea un contatto di metallo su metallo robusto e riutilizzabile. Per una maggiore resistenza alla torsione, puoi scegliere un dado quadrato, che può essere di plastica o includere funzionalità di blocco. In caso di necessità, puoi usare una goccia di colla a contatto per mantenerlo stabile, ma se sagomi uno scomparto nel lato, potrai evitare questo passaggio. Usa un offset di 0,1 mm intorno al dado per l'incastro a pressione e un foro libero intorno alla vite.

Viti autofilettanti o automaschianti progettate per materiali plastici

Vantaggi: utilizza esattamente gli stessi strumenti per la prototipazione e la produzione di parti create con stampaggio a iniezione. Le estrusioni realizzate con Tough Resin (e Durable Resin) difficilmente si romperanno se segui le linee guida di progettazione fornite dal produttore della vite.

Svantaggi: le viti sono stabili, ma le filettature non resisteranno ad usi ripetuti come le filettature di metallo. Le resine standard possono funzionare, ma si rompono più facilmente.

Segui le linee guida del produttore per le dimensioni dell'estrusione e stampa utilizzando materiali per l'ingegneria con alta resistenza agli urti (come la nostra Tough Resin o Durable Resin). Sottoponi le parti alla polimerizzazione post-stampa completa prima di utilizzare le viti. Se stai creando un prototipo per una parte da realizzare con stampaggio a iniezione che utilizzerà viti automaschianti o autofilettanti, questa è una buona opzione per stamparla e provarla.

Viti di legno

Vantaggi: non devi comprare delle viti specifiche per i materiali plastici.

Svantaggi: le viti sono stabili, ma le filettature non resisteranno ad usi ripetuti come le filettature di metallo.

Inoltre, abbiamo testato le viti di legno con la nostra Tough Resin e abbiamo scoperto che funzionano bene tanto quanto le viti autofilettanti progettate per i materiali plastici. Assicurati di scegliere una dimensione per il diametro del foro dell'estrusione che sia compresa tra il diametro maggiore (filetto) della vite e il diametro minore. La vite mostrata è una vite di legno numero 8 in un foro del diametro di 0,16 pollici.

Filettature stampate

Vantaggi: può essere usato per creare prototipi di progetti con viti più grandi e personalizzate.

Svantaggi: soluzione di fissaggio non resistente o riutilizzabile, soprattutto su piccola scala.

La stampa delle filettature funziona meglio con le nostre resine standard rispetto alla Tough Resin, perché sono molto più dure. Queste filettature saranno comunque relativamente delicate, a seconda della loro dimensione, e non sono la scelta migliore per un sistema di fissaggio permanente e riutilizzabile.

In generale, le viti da ¼–20 o più grandi consentono di creare parti funzionali senza dover eseguire la post-elaborazione. Con le viti più piccole, le filettature dovrebbero essere personalizzate per ottenere maggior presa. Ad esempio, la stampa di un profilo di filettatura semicircolare (su vite e dado) e l'utilizzo di un offset di 0,1 mm offre un migliore innesto della filettatura, con caratteristiche di usura superiori. Per tutte le viti, è meglio orientare le parti in modo da evitare che le strutture di supporto tocchino le filettature.


Aggiustaggio in campo ingegneristico: ottimizzazione della progettazione di assemblaggi funzionali realizzati con la stampa 3D

Un progetto che tiene in considerazione i corretti valori di tolleranza e di accoppiamento riduce i tempi di post-elaborazione, facilita le operazioni di assemblaggio e riduce le spese materiali d'iterazione.

Scopri di più


Chiusura

Speriamo che questa guida sia stata utile per avere una panoramica di alcune delle opzioni di fissaggio meccanico disponibili per le parti stampate in 3D. Se vuoi vedere i modelli che abbiamo utilizzato per i test, scarica il file STL.

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Puoi ordinare le parti menzionate in questa guida da McMaster tramite i link di seguito:

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