Uskočni spojevi u SLS PA 12: Pravila dizajna koja preživljavaju sastavljanje

Zašto SLS najlon odgovara uskočnim spojevima

Uskočni spoj radi tako da se fleksibilni element savije s puta tijekom sastavljanja i pusti da se vrati iza hvatača. Materijal se mora rastegnuti bez pucanja i vratiti u svoj oblik. PA 12 radi oboje prilično dobro: za PA 2200, EOS navodi istezanje pri lomu od 18 % unutar ravnine sloja i vlačnu čvrstoću od 48 MPa. Mnogi dijelovi od smole i filamenta su ili krhkiji ili mnogo slabiji između slojeva, zbog čega su uskočni spojevi klasična primjena za SLS.

Isti EOS podaci sadrže najvažnije upozorenje: poprečno na slojeve istezanje pri lomu pada na 4 %, a vlačna čvrstoća na 42 MPa. Kopča koja se savija poprečno na slojeve može otkazati pri djeliću progiba koji preživljava u ravnini sloja.

Vrste uskočnih spojeva

Konzolni uskočni spojevi su najčešći i najlakši za izračun, stoga se ostatak ovog vodiča fokusira na njih.

Ključni broj: deformacija u korijenu

Kada se konzola savija, materijal u njezinom korijenu najviše se rasteže. Ako to naprezanje premaši ono što materijal može podnijeti, greda puca ili ostaje trajno savijena. Za ravnu gredu konstantnog pravokutnog presjeka, klasična procjena iz priručnika za dizajn uskočnih spojeva je:

naprezanje ε = 1.5 × t × y ÷ L²

• t = debljina grede u korijenu, u smjeru savijanja
• y = progib potreban za oslobađanje hvataljke (dubina kuke)
• L = duljina grede od korijena do kuke

Formula pokazuje poluge koje imate: naprezanje raste s debljinom i progibom, a pada s kvadratom duljine. Udvostručavanje duljine smanjuje naprezanje na četvrtinu.

Kolika je deformacija prihvatljiva?

Istezanje pri lomu je granica pri kojoj ispitni uzorak puca, a ne projektna vrijednost. Uobičajena je praksa zadržati se na njezinom djeliću, a još niže za kopče koje se često otvaraju i zatvaraju. Držite izračunatu deformaciju znatno ispod 18 % koje EOS navodi za ravninu sloja i zapamtite da oštri kutovi, površina praha i smjer sloja smanjuju stvarnu marginu. Jedini pouzdan odgovor za specifičnu kopču je testni dio: uz trenutnu cijenu, printanje dvije ili tri varijante kopče košta malo.

Pravila dizajna za konzolne uskočne spojeve

• Zaoblite korijen. Oštar unutarnji kut koncentrira naprezanje i tu većina kopči puca. Zaobljenje u korijenu, otprilike polovice debljine grede, čini veliku razliku.
• Stanjite gredu. Greda koja postaje tanja prema kuki ravnomjernije raspoređuje deformaciju; sužavanje debljine na otprilike polovicu na vrhu primjetno smanjuje deformaciju u korijenu za isti progib.
• Neka bude duža, a ne tanja. Duljina smanjuje deformaciju s kvadratom, a debljina samo linearno. Greda tanja od oko 1 mm krhka je tijekom raspakiravanja i sačmarenja.
• Odaberite kutove kuke. Kut umetanja od oko 30° olakšava sastavljanje. Kut zadržavanja od 90° daje trajni spoj; kut od oko 45° omogućuje ponovno razdvajanje dijelova.
• Uzmite u obzir toleranciju. Opća tolerancija od ±0,3 %, s donjom granicom od ±0,3 mm, primjenjuje se na kuku i prihvatnik. Dizajnirajte prihvatnik tako da spoj i dalje drži na donjoj granici dubine kuke i još uvijek se može sastaviti na gornjoj granici. Pogledajte SLS tolerancije i zračnosti.
• Ostavite prostor za savijanje. Gredi je potreban slobodan prostor iza nje barem jednako velik kao dubina kuke, plus zračnost. Bez toga, greda je prisiljena na oštrije savijanje u korijenu.
• Dodajte graničnik. Rebro koje ograničava koliko se greda može saviti štiti je od prekomjernog istezanja kada netko pritisne prejako.
• Ne oslanjajte se na kopču za opterećenje. Uskočni spojevi pozicioniraju i drže dijelove. Prenesite velike sile preko rebara, klinova ili izbočina i neka kopča samo drži dijelove zajedno.

Orijentacija: pravilo koje odlučuje

Budući da je istezanje pri lomu 18 % u ravnini sloja i 4 % poprijeko na slojeve, greda se mora savijati unutar ravnine sloja. U praksi: duljina grede i njezin smjer savijanja trebali bi ležati vodoravno u printeru. Kopča koja stoji uspravno i savija se poprijeko na slojeve radi samo za vrlo male progibe.

U kalkulatoru možete postaviti ravninu sloja po dijelu (XY, XZ ili YZ). Odaberite ravninu u kojoj se vaše kopče savijaju, a ako dio ima kopče u više smjerova, razmislite o tome da kopče napravite kao zasebne dijelove ili to napomenite kada šaljete narudžbu.

Prstenasti i torzijski uskočni spojevi

Prstenasti uskočni spojevi, poput čepa koji uskače preko izbočine, rastežu cijeli opseg odjednom. Deformaciju dijeli cijeli prsten, ali prsten se ne može saviti prema van, pa izbočina mora biti plitka, a stijenke fleksibilne. Utori u prstenu pretvaraju ga u nekoliko kratkih konzola i znatno olakšavaju montažu.

Torzijski uskočni spojevi zakreću polugu oko kratke osovine. Smično naprezanje u osovini je ono što ih ograničava; duža osovina ga raspoređuje. Obje vrste slijede iste principe: izdašna zaobljenja, testni dio i pažnja na orijentaciju.

Završna obrada, bojenje i višekratna upotreba

Svi naši dijelovi sačmareni su staklenim kuglicama i polirani u DyeMansion Powershot DUAL. Prema DyeMansion, ova obrada površine zbija površinu umjesto da uklanja materijal, pa se geometrija kuke zadržava; rubovi su blago zaobljeni, što čini umetanje glađim. TCN tekuće boje boje površinski sloj bez dodavanja premaza, tako da obojena kopča ima iste dimenzije kao i bijela.

Najlon se polako opušta pod stalnim naprezanjem. Kopča koja je trajno savijena, na primjer prednapregnuti zasun, s vremenom gubi dio svoje sile. Dizajnirajte kopče tako da se nakon montaže vrate u svoj nenapregnuti oblik.

Kontrolni popis

• Izračunato naprezanje u korijenu znatno ispod istezanja pri lomu, niže za kopče koje se često koriste.
• Zaobljenje u korijenu, otprilike polovica debljine grede.
• Greda se savija u ravnini sloja.
• Debljina grede najmanje oko 1 mm; radije duga nego tanka.
• Ploha za umetanje oko 30°, ploha za zadržavanje odabrana za trajno ili odvojivo.
• Tolerancija od ±0.3 mm uzeta u obzir na kuki i hvataču.
• Slobodan prostor i graničnik iza grede.
• Testni dio isprintan prije serije.

Uskočni spojevi su jedan dio dizajna kućišta; smjernice za SLS dizajn pokrivaju zidove, rupe i otvore za pražnjenje, a navoji i toplinski umetci pokrivaju vijčane spojeve. Podaci o materijalu nalaze se u vodiču za PA12 najlon. Za spoj koji mora izdržati mnogo ciklusa ili velika opterećenja, stručnjaci na prototype.builders mogu s vama pregledati namjeru dizajna i testirati varijante.

Prenesite dijelove u instant SLS kalkulator kako biste vidjeli koliko koštaju testne varijante.

Česta pitanja

Može li se SLS najlon koristiti za uskočne spojeve?

Da. Laserski sinteriran PA 12 je žilav i rasteže se prije nego što pukne; za PA 2200, EOS navodi istezanje pri lomu od 18 % u ravnini sloja. To ga čini jednim od najboljih materijala za 3D ispis za uskočne spojeve.

Kako izračunati uskočni spoj za 3D ispis?

Za ravnu konzolu konstantnog pravokutnog presjeka, naprezanje u korijenu je oko 1,5 x debljina x progib podijeljeno s kvadratom duljine. Držite to naprezanje znatno ispod istezanja pri lomu materijala i potvrdite testnim dijelom.

Zašto je moj 3D ispisani uskočni spoj puknuo?

Najčešći uzroci su oštar kut u korijenu, greda koja je prekratka ili predebela za progib te greda koja se savija preko slojeva, gdje se PA 2200 rasteže samo 4 % prije pucanja umjesto 18 %.

Koja je orijentacija najbolja za uskočne spojeve u SLS tehnologiji?

Greda bi se trebala savijati unutar ravnine sloja, s njezinom duljinom i smjerom savijanja vodoravno u pisaču. U kalkulatoru možete odabrati ravninu sloja za svaki dio.

Mijenjaju li sačmarenje ili bojenje uskočni spoj?

Jedva. Prema tvrtki DyeMansion, sačmarenje i poliranje zbijaju površinu umjesto da uklanjaju materijal, a TCN boje oboje površinski sloj bez premaza. Rubovi su blago zaobljeni.

Koliko se puta SLS uskočni spoj može sastaviti?

To ovisi o naprezanju u gredi. Kopča dizajnirana s niskim naprezanjem u korijenu, zaobljenjem i pravom orijentacijom može se uskočiti mnogo puta; kopča blizu svoje granice naprezanja može preživjeti samo nekoliko puta. Testirajte stvarni dizajn.