Incrustación de tuercas en piezas impresas en 3D para lograr la resistencia de los sujetadores ocultos

Ya cubrimos cómo solucionar esto agregando algo de metal a sus plásticos impresos en 3D con inserciones roscadas termoendurecidas. El inserto derrite y refluye el plástico alrededor de la pieza, haciéndola más fuerte y segura. Sin embargo, es posible que esta no siempre sea una buena opción; si bien las inserciones funcionan, tienen algunas restricciones de diseño. El inserto debe estar en la cara de una pieza y su resistencia a la extracción no puede reforzarse más allá de las propiedades del material del plástico que rodea al inserto.

Sin embargo, existen soluciones para esto en forma de sobreimpresión. Esta técnica tiene algunos nombres:sobreimpresión, coprocesamiento e impresión incrustada son solo algunos. La técnica es similar al sobremoldeo en los procedimientos de moldeo por inyección y fundición, en los que las piezas se colocan en el molde y el plástico o caucho se funde a su alrededor. Un ejemplo sería cómo se fabrican las ruedas de los scooters:las llantas de goma en realidad se moldean alrededor de los cubos de metal.

Descripción general

También podemos aprovechar esta técnica en la impresión 3D, incorporando componentes externos en una impresión durante una pausa. Este proceso le permite hacer algunos ensamblajes impecables e imposibles de fabricar. Al incrustar tuercas en piezas impresas en 3D, podemos agregar más material entre el perno y la tuerca de lo que sería posible con un inserto para ocultar la tuerca y aumentar la fuerza de extracción. Incluso podemos reforzar las capas intercalando la tuerca aún más con fibra, lo que permite conexiones de pernos fuertes y ocultas dentro de sus piezas impresas en 3D de resistencia industrial. El proceso de diseño básico para esto es diseñar una cavidad del tamaño de la tuerca incrustada que desea agregar a la pieza impresa en 3D, pausar la impresión justo antes de que se imprima la capa superior de la cavidad, agregar su componente y permitir que la impresión se imprima. continuar.

Directrices de diseño:

1. Tolerancias: Al incorporar componentes en piezas impresas en 3D, lo más importante que debe recordar son las tolerancias de su impresora. En el Mark Two, dejar un espacio de .05-.08 mm en todos los lados le da un ajuste muy bien ajustado para su parte. Esto debe ser de las dimensiones medidas de su pieza, solo para estar seguro. ¡Las dimensiones informadas por un fabricante siempre tendrán sus propias tolerancias! Una cavidad que está demasiado abierta no encajará con el exterior de la tuerca, por lo que no podrá enroscar un perno en ella. Una cavidad que es demasiado pequeña, bueno, no podrá colocar la tuerca en ella.
2. La superficie superior: La superficie superior de la pieza que está incrustando también es bastante importante. Si la parte superior de la pieza que está incrustando tiene una cara plana, probablemente querrá diseñar su pieza de modo que la impresora imprima justo encima de ella, en cuyo caso es posible que desee colocar un poco de pegamento en la parte superior. de tu parte. Si la parte superior de la pieza no es plana, deberá diseñar una cavidad que no toque la parte superior de la pieza al imprimir. De cualquier manera, la superficie superior de la pieza que está incrustando DEBE estar debajo del cabezal de impresión tan pronto como se coloque en la pieza impresa en 3D, o de lo contrario, el cabezal de impresión se entristecerá y podría chocar con él. Una de las cosas más importantes que debe recordar al diseñar su pieza es desde qué cara se imprimirá y dónde estará la pausa.
3. Material de soporte: Lo ideal es que no desee utilizar soportes al incrustar piezas porque se interpondrán en el camino. Sin embargo, si tiene que hacerlo debido a otras características de la pieza, deberá quitarlas durante la pausa antes de colocar la tuerca y asegurarse de que ningún soporte se imprima en el aire o en la parte superior de la tuerca una vez que se ha incrustado.
4. Selección del tipo de tuerca: Cuando se trata de incrustar tuercas en sus diseños, las tuercas cuadradas son en realidad mucho más adecuadas para esta aplicación porque es menos probable que rasguen las caras internas de la cavidad si las aprieta demasiado. Sin embargo, las tuercas hexagonales son mucho más comunes y conocidas, por lo que en esta guía usaré principalmente tuercas hexagonales porque probablemente eso es con lo que está familiarizado. Si realmente quiere meterse en esto, las tuercas cuadradas serían una buena inversión.

Incorporación de tuercas en el plano XY

1. Diseño de la cavidad: Diseñar la cavidad para tu nuez es bastante simple. Una vez que haya diseñado el orificio del perno, mida las dimensiones de la tuerca que está incrustando y CAD en la cavidad utilizando el orificio del perno como punto central. Por lo general, haré un plano de construcción en cualquier capa donde la cavidad comenzará o terminará y crearé un boceto en ella.

A continuación, mida la tuerca que va a incrustar y dibuje la cavidad. En este caso, estoy usando una tuerca hexagonal M5 con un ancho de 7.85 mm y una altura de 3.85 mm. Medí esto directamente con un juego de calibradores en lugar de usar la hoja de especificaciones, que dice que es de 8 mm x 4 mm. En lugar de ingresar las dimensiones de la tuerca directamente, tenga en cuenta las tolerancias:aproximadamente .05 mm en cada lado (por lo tanto, agregue 2 x 0.05 para obtener 0.1 para la tolerancia diametral completa), lo que proporciona un ajuste bastante ajustado. Eso me daría 7,95 mm de ancho y 3,95 mm de alto, pero quiero jugar seguro, así que voy a darme un poco más de margen de maniobra y redondear hasta 8 mm de ancho y 4 mm de alto de todos modos.

Después de eso, extruya el boceto por la dimensión de altura calculada y ahora la cavidad está lista. No desea empalmar o achaflanar ninguno de los bordes internos de la cavidad porque eso afectará el ajuste de la pieza y el lugar donde va la boquilla de impresión, por ejemplo, si empalma el borde del techo de la cavidad, una vez que llega la pausa. , ¡no podrá colocar la tuerca en la cavidad!

2. Agregar una pausa: En Eiger, puede agregar una pausa después de una capa determinada. Primero, asegúrese de haber desactivado los soportes (a menos que realmente los necesite). Puede hacerlo en "Configuración avanzada".

A continuación, busque en qué parte del archivo cortado comienza el techo de la cavidad y desplácese hasta la capa ANTES de eso. Allí, puede hacer clic en "pausa tras capa" para agregar la pausa.

3. Agregar fibra: Para aumentar la fuerza de extracción de su nuez, puede optar por agregar fibra a su pieza. Querrá agregarlo en las capas encima o debajo de su parte. Esto realmente depende de la dirección de la que vendrá el perno y de cómo cargará la tuerca. Para obtener más información sobre cómo colocar la fibra de manera efectiva, consulte esta serie de publicaciones. En la imagen de abajo, agregué fibra a cada lado de las cavidades de la tuerca para fortalecer el soporte. También se puede agregar fibra a las capas que forman los lados de la tuerca para reforzar las paredes de la cavidad. Paredes más fuertes significan una tuerca más segura que será menos probable que se suelte.

4. Impresión de la pieza: Ahora es el momento de imprimir. afortunadamente, puede averiguar cuándo se detendrá la impresora mirando los detalles de la capa en Eiger, por lo que no es necesario esperar. Una vez que se produce la pausa, simplemente inserte el componente y reanude la impresión. Si le preocupa que el nailon u Onyx no se peguen a la parte superior del componente incrustado, simplemente agregue un poco del pegamento de la placa de construcción que proporcionamos a la cara superior antes de reanudar la impresión (sin embargo, tenga cuidado de no manchar la impresión con pegamento) en sí mismo, esto puede causar deslaminación de la capa). Si tiene algunas tuercas que son difíciles de alcanzar desde la parte frontal de la impresora, ¡no se preocupe! afortunadamente, los acoplamientos cinemáticos en la parte inferior de la placa de construcción encajan con una precisión de 10 micrones, por lo que puede quitar la placa de construcción y volver a colocarla en su lugar una vez que haya incrustado todos sus componentes.

5. Manejo del material de soporte y geometrías más complicadas (si es necesario): Si necesita usar material de soporte debido a otras características de su pieza, cuando la impresión esté en pausa, puede sacarla con un par de alicates de punta fina. Sin embargo, esto solo funciona realmente si su cavidad tiene un techo plano. Si está incrustando piezas con superficies superiores más complejas, es posible que no pueda utilizar material de soporte. Deberá confiar en voladizos arqueados o en ángulo para mantener despejada la cavidad interna, o imprimir una pieza secundaria para incrustar con una superficie superior plana para facilitar la extracción del material de soporte. Este proceso se explica a continuación.

Impresión de piezas secundarias para incrustar tuercas en otros planos

Es posible agregar tuercas incrustadas en otros planos, pero se requiere un poco más de consideración de diseño para que la extracción del soporte sea fácil y para que las tuercas permanezcan restringidas dentro de la pieza. Para hacer esto, se debe diseñar un componente secundario. Como ejemplo, me gustaría incrustar una tuerca hexagonal en esta pieza de modo que su eje sea paralelo a la placa de construcción, como se muestra en la sección transversal a continuación. Una tuerca cuadrada sería la solución simple para esto, porque proporciona una superficie plana para imprimir, pero lo voy a hacer por el bien de ejemplo. Si dejo esta cavidad como está, el filamento no podrá cerrar la brecha muy bien y será necesario quitar cualquier material de soporte en esa área.

Podría incorporar un voladizo en ángulo en la cavidad, pero eso aún significa que no puedo usar material de soporte ya que se llenará mal por encima de la tuerca, y significa que la tuerca podrá deslizarse dentro de la cavidad, lo que hará que sea mucho más difícil de seguro al enroscar un perno a través de él.

En su lugar, puedo agregar una parte secundaria para imprimir, una función que asegurará la tuerca y proporcionará a la impresora una superficie superior plana para imprimir. Para hacer esto, hago una cavidad de tuerca con una parte superior plana:

Y luego cree una pequeña pieza que llene el espacio restante en esa cavidad, dejando un poco de tolerancia en la parte superior y los lados solo para estar seguro.

Esto se puede imprimir junto con el componente principal, de modo que cuando la impresión se detiene, puedo agregar la tuerca y el componente secundario durante la pausa, y luego la impresión puede continuar sobre la parte superior plana de la parte impresa secundaria, como con esto tuerca cuadrada en ángulo a continuación:

Con el mismo método, también puede incrustar tuercas en otros ángulos, pero debe asegurarse de tener espacio para deslizar la tuerca hacia adentro. En la imagen de la sección transversal a continuación, la pequeña pieza triangular asegura una tuerca cuadrada en su lugar en un ángulo dentro de la parte impresa:

Esta técnica puede permitirle asegurar tuercas en cualquier ángulo en cualquier plano en piezas impresas en 3D, y tampoco se limita a tuercas; descubra cómo incrustar tuercas y otros componentes es más útil para usted, y no se olvide de hacerlo. ¡compártelo con nosotros en Twitter, Facebook o Instagram!