Cerniere flessibili in nylon SLS: cosa funziona e cosa no

La risposta breve

Le cerniere flessibili possono essere stampate in SLS PA 12, ma le consideri come cerniere a ciclo limitato: coperchi che vengono aperti di tanto in tanto, alette che si piegano una sola volta durante l'assemblaggio, clip flessibili e fermacavi. Se la cerniera deve aprirsi e chiudersi tutto il giorno per anni, un pezzo stampato in polipropilene o una cerniera a perno meccanica rappresenta la soluzione migliore.

Perché il PA 12 non è polipropilene

Il polipropilene è famoso per le cerniere flessibili perché lo stampaggio orienta le sue catene polimeriche attraverso la cerniera, il che rende la striscia sottile estremamente resistente alle piegature ripetute. La sinterizzazione laser non orienta il materiale in questo modo. Una parte sinterizzata è costruita da granuli di polvere fusi, strato dopo strato, e ha una superficie leggermente porosa. Questo conferisce al nylon SLS la sua forza e tenacità per staffe e alloggiamenti, ma una minore resistenza alla fatica in una striscia sottile e fortemente piegata.

Il dato chiave è l'allungamento a rottura. Per il PA 2200, la polvere PA 12 che stampiamo, EOS indica 18 % nel piano dello strato e 4 % attraverso gli strati. Una cerniera flessibile funziona allungando la superficie esterna della striscia mentre si piega. Più sottile è la striscia e maggiore è il suo raggio di curvatura, minore è questa deformazione. L'obiettivo di progettazione è semplice: mantenere la deformazione ben al di sotto di quanto il materiale possa sopportare e mantenerla nella direzione in cui il materiale è più resistente.

Regole di progettazione per le cerniere flessibili in SLS

Orientare la cerniera all'interno degli strati

La striscia di piegatura dovrebbe giacere piatta nel piano dello strato, con anche l'asse della cerniera in quel piano. Una cerniera che deve piegarsi attraverso gli strati si affida al legame più debole tra gli strati e cede molto prima. Se un orientamento della parte è importante per la cerniera, menzionatelo al momento dell'ordine; la preparazione della stampa sceglie l'orientamento per l'intero lavoro di stampa.

Distribuire la piegatura su una lunghezza

Una cerniera troppo corta concentra l'intera piegatura in una zona ristretta. Una zona flessibile più lunga distribuisce la deformazione e permette alla cerniera di aprirsi maggiormente prima che la superficie si allunghi eccessivamente. In pratica, date alla cerniera una lunghezza flessibile ben definita piuttosto che un intaglio netto.

Arrotondare ogni transizione

La cerniera non si rompe quasi mai al centro. Si rompe dove la striscia sottile incontra il corpo spesso, perché quell'angolo concentra le sollecitazioni. Raccordi generosi su entrambi i lati della cerniera, in alto e in basso, sono il singolo miglioramento più efficace.

Sottile, ma stampabile

Una striscia più sottile si piega con meno deformazione, ma la tecnologia SLS ha uno spessore minimo della parete stampabile e i dettagli molto sottili sono fragili quando le parti vengono depolverizzate e perlate. Lo spessore giusto dipende dalla lunghezza della cerniera, dall'angolo di apertura, dalla frequenza con cui si piegherà e dal carico che sopporta, quindi non esiste un numero universale. Il metodo affidabile è un provino di test: una striscia di cerniere con diversi spessori e lunghezze affiancate. È una parte piccola, quindi costa poco, e il calcolatore ne valuta il prezzo all'istante.

Limitare l'angolo di apertura

Una cerniera che deve aprirsi solo di 90° dura molto più a lungo di una che si piega piatta a 180°. Se il coperchio deve solo consentire l'accesso, aggiungete un fermo che limiti l'angolo.

Rodare prima dell'uso

Piegare delicatamente una cerniera SLS nuova un paio di volte, per tutta la sua escursione, la aiuta ad assestarsi. Non piegarla oltre l'angolo previsto.

Lista di controllo prima di ordinare

• La striscia della cerniera giace nel piano del layer e lo ha specificato se è importante.
• Raccordi a entrambe le estremità della striscia, su entrambe le facce.
• Una lunghezza flessibile definita, non un intaglio.
• Un fermo angolare se il coperchio non deve piegarsi completamente.
• Nessun carico permanente sulla cerniera (molle, coperchi pesanti).
• Un provino di test con diversi spessori stampato per primo se la cerniera è critica.
• Spazio sufficiente attorno alla cerniera in modo che il coperchio si chiuda senza sfregare: vedere Tolleranze e giochi SLS.

Quando una cerniera a perno è la scelta migliore

SLS ha un vantaggio che lo stampaggio non ha: stampa parti mobili già assemblate. Invece di una striscia che si piega, è possibile stampare due snodi e un perno con uno spazio tra di essi. Il materiale non deve flettersi affatto, quindi la cerniera può ruotare molte più volte e sopportare un carico maggiore. Le regole prevedono uno spazio di almeno 0,5 mm tra le superfici mobili e un modo per far uscire la polvere in eccesso. La guida alle cerniere print-in-place e assiemi mobili copre i dettagli.

Una terza opzione è una cerniera con un perno di metallo inserito attraverso due snodi stampati. È la più robusta ed è facile da manutenere. I coperchi a scatto sono un altro modo per evitare del tutto le cerniere.

Finitura e colore

Le nostre parti sono perlate con microsfere di vetro e lucidate in una DyeMansion Powershot DUAL, incluso nel prezzo. Secondo DyeMansion, il processo compatta la superficie senza rimuovere materiale, quindi una cerniera mantiene lo spessore progettato; i bordi sono leggermente arrotondati, il che aiuta anziché danneggiare. La tintura con coloranti liquidi TCN colora lo strato superficiale senza aggiungere un rivestimento, quindi non irrigidisce la cerniera. Secondo DyeMansion, il colorante penetra per circa 0,2 mm nel PA 2200. Tutte le 61 tonalità del catalogo colori vengono prezzate istantaneamente nel calcolatore.

Quando richiedere assistenza per la progettazione

Se la cerniera sopporta un carico, deve sopravvivere a un numero definito di cicli o fa parte di un prodotto, la decisione tra cerniera flessibile, cerniera a perno e parte stampata dipende dall'intero intento progettuale. Gli specialisti di prototype.builders possono esaminarlo con Lei e testare le varianti. Per il materiale stesso, consulti la guida al nylon PA 12, e per gli spessori delle pareti e le caratteristiche minime le linee guida di progettazione SLS.

Domande frequenti

È possibile stampare in 3D una cerniera flessibile con SLS?

Sì, per cerniere che si flettono un numero limitato di volte, come il coperchio di una scatola aperto occasionalmente o una clip che si piega durante l'assemblaggio. Il PA 12 sinterizzato al laser è molto meno duttile del polipropilene stampato, quindi una cerniera flessibile stampata non raggiungerà la durata di una stampata.

Quanto dovrebbe essere spessa una cerniera flessibile in SLS PA 12?

Non esiste un numero unico. La cerniera deve essere abbastanza sottile da piegarsi senza allungare eccessivamente il materiale e abbastanza spessa da essere stampata in modo affidabile e sopportare il carico. Stampi un campione di prova con diversi spessori e lunghezze e lo pieghi nel modo in cui verrà utilizzata la parte reale.

Come dovrebbe essere orientata una cerniera flessibile nella stampante?

La striscia di piegatura dovrebbe trovarsi all'interno del piano dello strato. EOS indica un allungamento a rottura del 18 % all'interno degli strati per il PA 2200, ma solo del 4 % attraverso di essi, quindi una cerniera che si piega attraverso gli strati si rompe molto prima.

Il polipropilene è migliore per le cerniere flessibili?

Per un numero elevato di cicli, sì. Il polipropilene stampato è il classico materiale per cerniere flessibili. Il PA 12 in SLS è la scelta giusta quando la cerniera fa parte di un pezzo complesso in nylon di cui ha bisogno rapidamente o in piccole quantità.

Qual è l'alternativa a una cerniera flessibile in SLS?

Una cerniera a perno stampata sul posto (print-in-place): due snodi e un perno stampati già assemblati, con uno spazio di almeno 0,5 mm e un percorso per la fuoriuscita della polvere. Non dipende dalla flessione del materiale, quindi dura molto più a lungo.

La tintura influisce su una cerniera flessibile?

La tintura colora lo strato superficiale senza aggiungere un rivestimento, quindi non cambia il modo in cui la cerniera si piega. Le cerniere molto sottili dovrebbero comunque essere testate nel colore e nella finitura finali.