Giunti a scatto in SLS PA 12: regole di design che sopravvivono all'assemblaggio

Perché il nylon SLS è adatto per gli incastri a scatto

Un incastro a scatto funziona piegando un elemento flessibile durante l'assemblaggio e lasciandolo scattare indietro dietro un fermo. Il materiale deve allungarsi senza rompersi e recuperare la sua forma. Il PA 12 fa entrambe le cose ragionevolmente bene: per il PA 2200, EOS indica un allungamento a rottura del 18 % nel piano del layer e una resistenza alla trazione di 48 MPa. Molte parti in resina e filamento sono o più fragili o molto più deboli tra i layer, motivo per cui gli incastri a scatto sono un'applicazione classica per la tecnologia SLS.

Gli stessi dati di EOS contengono l'avvertimento più importante: attraverso i layer l'allungamento a rottura scende al 4 % e la resistenza alla trazione a 42 MPa. Una clip che si piega attraverso i layer può cedere a una frazione della flessione a cui sopravvive nel piano del layer.

Tipi di giunzioni a scatto

Gli incastri a sbalzo sono i più comuni e i più facili da calcolare, pertanto il resto di questa guida si concentra su di essi.

Il valore chiave: la deformazione alla base

Quando una trave a sbalzo si flette, il materiale alla sua base si allunga maggiormente. Se tale deformazione supera ciò che il materiale può tollerare, la trave si crepa o rimane piegata in modo permanente. Per una trave dritta a sezione rettangolare costante, la stima classica dei manuali di progettazione degli incastri a scatto è:

deformazione ε = 1.5 × t × y ÷ L²

• t = spessore della trave alla base, nella direzione di flessione
• y = flessione necessaria per superare il fermo (la profondità del gancio)
• L = lunghezza della trave dalla base al gancio

La formula mostra le leve a disposizione: la deformazione aumenta con lo spessore e la flessione, e diminuisce con il quadrato della lunghezza. Raddoppiando la lunghezza, la deformazione si riduce a un quarto.

Quanta deformazione è accettabile?

L'allungamento a rottura è il limite al quale una barra di prova si rompe, non un valore di progetto. Una pratica comune è mantenersi a una frazione di esso, ancora più bassa per le clip che vengono agganciate molte volte. Mantenga la deformazione calcolata ben al di sotto del 18 % che EOS indica per il piano del layer, e ricordi che gli spigoli vivi, la superficie della polvere e la direzione del layer riducono il margine reale. L'unica risposta affidabile per una clip specifica è una parte di prova: con un prezzo istantaneo, stampare due o tre varianti di una clip costa poco.

Regole di progettazione per gli incastri a scatto a sbalzo

• Arrotondi la base. Uno spigolo interno vivo concentra le sollecitazioni ed è il punto in cui la maggior parte delle clip si rompe. Un raccordo alla base, pari a circa la metà dello spessore della trave, fa una grande differenza.
• Assottigli la trave. Una trave che si assottiglia verso il gancio distribuisce la deformazione in modo più uniforme; rastremare lo spessore a circa la metà in punta riduce notevolmente la deformazione alla base a parità di flessione.
• La renda più lunga, non più sottile. La lunghezza riduce la deformazione al quadrato, lo spessore solo linearmente. Una trave più sottile di circa 1 mm è fragile durante il disimballaggio e la perlatura.
• Scelga gli angoli del gancio. Una faccia di inserimento di circa 30° facilita l'assemblaggio. Una faccia di ritenzione di 90° crea un giunto permanente; un angolo di circa 45° permette di separare nuovamente le parti.
• Tenga conto della tolleranza. La tolleranza generale di ±0,3 %, con un limite inferiore di ±0,3 mm, si applica al gancio e al fermo. Progetti il fermo in modo che il giunto tenga ancora al limite inferiore della profondità del gancio e si assembli ancora al limite superiore. Veda Tolleranze e giochi SLS.
• Lasci spazio per la flessione. La trave ha bisogno di uno spazio libero dietro di sé almeno pari alla profondità del gancio, più il gioco. Senza di esso, la trave è costretta a una piegatura più netta alla base.
• Aggiunga un fermo. Una nervatura che limita la flessione della trave la protegge da un allungamento eccessivo quando qualcuno preme troppo forte.
• Non faccia affidamento sulla clip per il carico. Gli incastri a scatto posizionano e trattengono le parti. Trasferisca le grandi forze attraverso nervature, perni o mozzi e lasci che la clip si limiti a tenere insieme le parti.

Orientamento: la regola decisiva

Poiché l'allungamento a rottura è del 18 % nel piano del layer e del 4 % attraverso i layer, la trave deve flettersi all'interno del piano del layer. In pratica: la lunghezza della trave e la sua direzione di flessione dovrebbero trovarsi entrambe orizzontalmente nella stampante. Una clip che sta in piedi e si flette attraverso i layer funziona solo per deflessioni molto piccole.

Nel calcolatore può impostare il piano del layer per ogni parte (XY, XZ o YZ). Scelga il piano in cui si flettono le Sue clip e, se una parte ha clip in più direzioni, consideri di rendere le clip parti separate o lo menzioni quando invia l'ordine.

Incastri a scatto anulari e torsionali

Gli incastri a scatto anulari, come un tappo che scatta su un cordone, allungano l'intera circonferenza in una sola volta. La deformazione è condivisa dall'intero anello, ma l'anello non può piegarsi verso l'esterno, quindi il cordone deve essere poco profondo e le pareti flessibili. Delle fessure nell'anello lo trasformano in diverse brevi travi a sbalzo e rendono l'assemblaggio molto più semplice.

Gli incastri a scatto torsionali torcono una leva attorno a un albero corto. La deformazione di taglio nell'albero è ciò che li limita; un albero più lungo la distribuisce. Entrambi i tipi seguono gli stessi principi: raccordi generosi, una parte di prova e attenzione all'orientamento.

Finitura, tintura e uso ripetuto

Tutte le nostre parti sono perlate con microsfere di vetro e lucidate in una DyeMansion Powershot DUAL. Secondo DyeMansion, questa finitura compatta la superficie anziché rimuovere materiale, quindi la geometria del gancio viene mantenuta; i bordi vengono leggermente arrotondati, il che rende l'inserimento più fluido. I coloranti liquidi TCN colorano lo strato superficiale senza aggiungere un rivestimento, quindi una clip tinta ha le stesse dimensioni di una bianca.

Il nylon si rilassa lentamente sotto stress costante. Una clip permanentemente piegata, ad esempio un fermo precaricato, perde parte della sua forza nel tempo. Progetti le clip in modo che tornino alla loro forma non sollecitata una volta assemblate.

Checklist

• Deformazione calcolata alla base ben al di sotto dell'allungamento a rottura, inferiore per le clip usate spesso.
• Raccordo alla base, circa la metà dello spessore della trave.
• La trave si piega nel piano dello strato.
• Spessore della trave di almeno circa 1 mm; lunga piuttosto che sottile.
• Faccia di inserimento a circa 30°, faccia di ritenzione scelta per un uso permanente o sganciabile.
• Tolleranza di ±0.3 mm considerata sul gancio e sul fermo.
• Spazio libero e un arresto dietro la trave.
• Parte di prova stampata prima della serie.

Gli incastri a scatto sono una parte della progettazione di un alloggiamento; le linee guida di progettazione SLS coprono pareti, fori e fori di scarico, mentre filettature e inserti termici coprono i giunti avvitati. I dati sui materiali si trovano nella guida al nylon PA 12. Per un giunto che deve resistere a molti cicli o a carichi elevati, gli specialisti di prototype.builders possono esaminare l'intento progettuale e testare le varianti con Lei.

Carichi le parti nel calcolatore istantaneo SLS per vedere quanto costano le varianti di test.

Domande frequenti

Il nylon SLS può essere utilizzato per gli incastri a scatto?

Sì. Il PA 12 sinterizzato al laser è resistente e si allunga prima di rompersi; per il PA 2200, EOS indica un allungamento a rottura del 18 % nel piano dello strato. Questo lo rende uno dei migliori materiali di stampa 3D per i giunti a scatto.

Come calcolare un incastro a scatto per la stampa 3D?

Per una trave a sbalzo dritta a sezione rettangolare costante, la deformazione alla base è circa 1,5 x spessore x flessione diviso per la lunghezza al quadrato. Mantenga questa deformazione ben al di sotto dell'allungamento a rottura del materiale e confermi con una parte di prova.

Perché il mio incastro a scatto stampato in 3D si è rotto?

Le cause più comuni sono uno spigolo vivo alla base, una trave troppo corta o spessa per la flessione e una trave che si piega attraverso gli strati, dove il PA 2200 si allunga solo del 4 % prima di rompersi invece del 18 %.

Qual è l'orientamento migliore per gli incastri a scatto in SLS?

La trave dovrebbe piegarsi all'interno del piano dello strato, con la sua lunghezza e direzione di flessione orizzontali nella stampante. Può scegliere il piano dello strato per ogni parte nel calcolatore.

La perlatura o la tintura modificano un incastro a scatto?

Quasi per nulla. Secondo DyeMansion, la perlatura e la lucidatura compattano la superficie piuttosto che rimuovere materiale, e le tinture TCN colorano lo strato superficiale senza creare un rivestimento. I bordi vengono leggermente arrotondati.

Quante volte può essere assemblato un incastro a scatto in SLS?

Dipende dalla deformazione nella trave. Una clip progettata con una bassa deformazione alla base, un raccordo e il giusto orientamento può essere incastrata molte volte; una clip vicina al suo limite di deformazione potrebbe sopravvivere solo a poche. Testi il design effettivo.