Vrtací šablony a přípravky z 3D tisku: praktický průvodce návrhem ze SLS nylonu

Proč se SLS hodí na přípravky a vrtací šablony

• Dosedací plochy libovolného tvaru. Přípravek může přesně kopírovat obrys odlitku, výlisku nebo zakřiveného dílu. U SLS nestojí tvarové lůžko víc než rovné, protože cena závisí na objemu a velikosti, ne na složitosti.
• Bez podpěr a bez nástrojů. Vnitřní kanálky, podkosy, spony i rukojeti se tisknou v jednom kuse.
• Houževnatý materiál. PA 12 je odolný proti rázu a při pádu se neroztříští. Odolává olejům, mazivům a mnoha dílenským kapalinám.
• Nízká hmotnost. Nylonová šablona je mnohem lehčí než hliníková, což oceníte, když ji obsluha přikládá stokrát za směnu.
• Rychlé změny. Když se výrobek změní, upravíte CAD model a objednáte novou verzi bez přeprogramování stroje.
• Barevné kódování. Barvíme v 61 barvách, všechny jsou okamžitě naceněny v kalkulačce. Naše díly vycházejí z tiskárny zářivě bílé, takže obarvené barvy zůstávají jasné a snadno rozeznatelné.

K čemu se tištěné přípravky a šablony používají

Jak navrhnout vrtací šablonu pro SLS

1. Ustavení šablony na obrobku

Vrtací šablona je jen tak přesná, jak přesně je ustavená. Osvědčené způsoby:

• Tvarové lůžko: šablona je negativem povrchu obrobku, takže sedí jen v jedné poloze. Ideální pro zakřivené díly a odlitky.
• Referenční hrany: dorazy opřené o obrobené hrany obrobku podle principu 3-2-1.
• Kolíky: tištěné nebo vložené kolíky, které zapadnou do existujících otvorů.

Mezi šablonou a povrchem obrobku nechte malou vůli, aby se šablona kvůli struktuře povrchu a toleranci tisku nekolébala.

2. Tištěné otvory, nebo vrtací pouzdra?

Na pár otvorů, předvrtání nebo šablonu jen pro značení stačí vodicí otvory vytištěné v PA 12. Při opakovaném vrtání vrták nylonový otvor opotřebovává a zahřívá a přesnost klesá. Standardním řešením je zalisovat do tištěného tělesa vrtací pouzdra z kalené oceli. Normalizovaná pouzdra, například podle DIN 179 bez nákružku nebo DIN 172 s nákružkem, jsou levná a dávají tvrdé a přesné vedení; nylon zajišťuje tvar, ustavení a upnutí.

Jak dimenzovat sedlo pouzdra, kolik materiálu kolem něj nechat a jak dlouhé pouzdro zvolit, závisí na průměru vrtáku, silách a počtu cyklů. Jde o konstrukční rozhodnutí pro konkrétní použití, ne o pevná pravidla: pokud chcete druhý názor, specialisté z prototype.builders s vámi projdou záměr a návrh.

3. Zajištění šablony

Posunutí při vrtání je nejčastější příčinou špatně umístěných otvorů. Možnosti:

• Integrovaná oka nebo drážky pro rychloupínky.
• Kapsy pro magnety u ocelových obrobků.
• Úchyty pro přísavky nebo vakuové přísavky u velkých panelů.
• Tištěné nacvakávací spony pro profily.

4. Rukojeti, popisy a ochrana proti otočení

• Ergonomické rukojeti nebo prohlubně pro prsty.
• Vystouplý nebo vtisknutý text: číslo dílu, strana, revize.
• Prvky poka-yoke: nesouměrné kolíky nebo tvary, které nedovolí šablonu přiložit obráceně.

5. Tuhost při nízké hmotnosti

Vrtací šablony často pokrývají velké plochy. Silné plné desky spotřebují hodně materiálu a při chladnutí se snáz zkroutí. Tenčí deska s žebry nebo rámová konstrukce je na gram tužší a levnější.

6. Velikost stavebního prostoru

Naše EOS FORMIGA P 110 Velocis má stavební prostor 200 × 250 × 330 mm. Větší šablony lze rozdělit na segmenty spojené rybinou, kolíky nebo šrouby. Spoje veďte mimo kritické otvory, nebo každý segment ustavte na obrobku samostatně.

Jakou přesnost čekat

Obecná tolerance laserem sintrovaného PA 12 je ±0,3 % jmenovitého rozměru, nejméně ±0,3 mm. U šablony dlouhé 200 mm se tak polohy otvorů mohou od jmenovité hodnoty lišit až zhruba o ±0,6 mm. To stačí pro mnoho montážních, nábytkářských a plechařských aplikací. Pokud potřebujete přesnější polohy otvorů:

• Ustavte šablonu na prvcích blízko kritických otvorů, aby se chyba nesčítala po délce.
• Po tisku vystružte sedla pouzder pomocí referenčního přípravku.
• Vytiskněte první kus, změřte ho a před objednáním dalších upravte CAD model.
• Pro kovovou přesnost zkombinujte tištěné těleso s obráběnými vložkami.

Více v průvodci tolerancemi a vůlemi u SLS.

Meze materiálu

• Teplota. PA 12 měkne mnohem dřív než kovy. EOS uvádí pro PA 2200 teplotu průhybu 64 °C při zatížení 1,80 MPa (157 °C při 0,45 MPa). Tření vrtáku v čistě nylonovém otvoru ho místně zahřívá, což je další důvod pro ocelová pouzdra.
• Tečení. Nylon se pod trvalým zatížením pomalu deformuje. Vyhněte se tištěným prvkům, které zůstávají upnuté pod velkou silou.
• Opotřebení. Kluzný kontakt s ostrými nebo abrazivními díly opotřebovává nylon; v místech opotřebení použijte ocelové vložky.
• Vlhkost. PA 12 přijímá mnohem méně vody než PA 6, i proto si v dílně drží rozměry. Více v průvodci nylonem PA 12.

Od CAD modelu k přípravku za pár dní

1. Importujte CAD model obrobku.
2. Přes vrtanou oblast vytvořte desku nebo blok a odečtěte obrobek s malým odsazením, vznikne tvarové lůžko.
3. Přidejte sedla pouzder, ustavovací prvky, upínací místa, rukojeti a popisy.
4. Těleso vyskořepinujte nebo vyžebrujte, ušetříte materiál a omezíte kroucení.
5. Exportujte model jako STEP nebo STL a nahrajte ho do kalkulačky okamžité ceny SLS: 3D náhled a konstrukční poznámky ukážou díl, zda se vejde do stavebního prostoru, i uzavřené dutiny.
6. Zvolte barvu a rychlost dodání, objednejte a po doručení zalisujte pouzdra.

Co určuje cenu takového dílu, je vysvětleno v Kolik stojí SLS 3D tisk; všech 61 odstínů najdete v katalogu barev.

Časté dotazy

Dá se vrtací šablona z 3D tisku použít ve výrobě?

Ano, pokud je k tomu navržena. Pro opakované vrtání zalisujte do vytištěného tělesa z PA 12 vrtací pouzdra z kalené oceli. Nylon zajišťuje tvar, polohu a upnutí; ocelové pouzdro vede vrták a přebírá opotřebení.

Jak přesná je vrtací šablona z SLS?

Obecná tolerance laserem sintrovaného PA 12 je ±0,3 % jmenovitého rozměru, nejméně ±0,3 mm. Pro přesnější polohy otvorů ustavte šablonu blízko kritických otvorů, vystružte sedla pouzder nebo změřte první kus a upravte model.

Jaký materiál zvolit pro přípravky a vrtací šablony z 3D tisku?

Častou volbou je nylon PA 12 tištěný technologií SLS: je houževnatý, lehký, odolný proti rázu, olejům i mazivům a složité tvary nepotřebují podpěry. Pro vysoké teploty nebo silné opotřebení doplňte ocelové vložky nebo zvolte jinou technologii.

Jak velký může být přípravek z SLS?

Stavební prostor naší EOS FORMIGA P 110 Velocis je 200 × 250 × 330 mm. Větší přípravky se dělí na několik tištěných segmentů spojených rybinou, kolíky nebo šrouby.

Potřebuji ocelová vrtací pouzdra?

Na značení, předvrtání nebo pár otvorů často stačí tištěný otvor. Při opakovaném vrtání, nebo když musí polohy otvorů zůstat přesné po mnoho cyklů, použijte ocelová vrtací pouzdra.

Dají se přípravky z SLS barevně odlišit?

Ano. Díly jsou standardně bílé a lze je obarvit na jakoukoli z 61 barev, vše s okamžitým naceněním, takže přípravky lze kódovat podle linky, produktu nebo varianty.