Filmscharnieren in SLS nylon: wat werkt en wat niet

Het korte antwoord

Filmscharnieren kunnen worden geprint in SLS PA 12, maar behandel ze als scharnieren met een beperkte levensduur: deksels die af en toe worden geopend, lipjes die één keer buigen tijdens de montage, flexibele clips en kabelhouders. Als het scharnier jarenlang de hele dag open en dicht moet, is een gegoten polypropyleen onderdeel of een mechanisch penscharnier de betere oplossing.

Waarom PA 12 geen polypropyleen is

Polypropyleen staat bekend om filmscharnieren omdat het spuitgieten de polymeerketens dwars op het scharnier oriënteert, wat de dunne strook extreem bestand maakt tegen herhaaldelijk buigen. Lasersinteren oriënteert het materiaal niet op deze manier. Een gesinterd onderdeel wordt laag voor laag opgebouwd uit gesmolten poederkorrels en heeft een licht poreus oppervlak. Dat geeft SLS nylon zijn sterkte en taaiheid voor beugels en behuizingen, maar een kortere levensduur bij vermoeiing in een dunne, sterk gebogen strook.

Het belangrijkste cijfer is de rek bij breuk. Voor PA 2200, het PA 12 poeder dat we printen, geeft EOS 18 % binnen het laagvlak en 4 % dwars op de lagen. Een filmscharnier werkt door het buitenste oppervlak van de strook uit te rekken terwijl het buigt. Hoe dunner de strook en hoe groter de buigradius, hoe lager die rek. Het ontwerpdoel is simpel: houd de rek ruim onder wat het materiaal aankan, en houd het in de richting waarin het materiaal het sterkst is.

Ontwerpregels voor SLS filmscharnieren

Oriënteer het scharnier binnen de lagen

De buigstrook moet plat in het laagvlak liggen, met de scharnieras ook in dat vlak. Een scharnier dat dwars op de lagen moet buigen, vertrouwt op de zwakkere verbinding tussen de lagen en faalt veel eerder. Als een bepaalde oriëntatie van het onderdeel belangrijk is voor het scharnier, vermeld dit dan bij uw bestelling; de printvoorbereiding kiest de oriëntatie voor de hele printopdracht.

Spreid de buiging over een lengte

Een scharnier dat te kort is, concentreert de hele buiging in een smalle zone. Een langere flexibele zone verdeelt de rek en laat het scharnier verder openen voordat het oppervlak overrekt raakt. Geef het scharnier in de praktijk een duidelijk gedefinieerde flexibele lengte in plaats van een scherpe inkeping.

Rond elke overgang af

Het scharnier breekt bijna nooit in het midden. Het breekt waar de dunne strook het dikke lichaam raakt, omdat die hoek de spanning concentreert. Royale afrondingen aan beide zijden van het scharnier, zowel boven als onder, zijn de meest effectieve verbetering.

Dun, maar printbaar

Een dunnere strook buigt met minder rek, maar SLS heeft een minimale printbare wanddikte en zeer dunne details zijn kwetsbaar wanneer de onderdelen worden ontpoederd en gestraald. De juiste dikte hangt af van de scharnierlengte, de openingshoek, hoe vaak het zal buigen en hoeveel belasting het draagt, dus er is geen universeel getal. De betrouwbare methode is een teststuk: een strook scharnieren met verschillende diktes en lengtes naast elkaar. Het is een klein onderdeel, dus het kost weinig, en de calculator berekent de prijs direct.

Beperk de openingshoek

Een scharnier dat slechts 90° hoeft te openen, gaat veel langer mee dan een scharnier dat 180° platvouwt. Als het deksel alleen toegang hoeft te geven, voeg dan een aanslag toe die de hoek beperkt.

Buig het in voor gebruik

Het voorzichtig een paar keer buigen van een nieuw SLS scharnier, door zijn volledige werkbereik, helpt het zich te zetten. Buig het niet verder dan de ontworpen hoek.

Checklist voordat u bestelt

• De scharnierstrook ligt in het laagvlak, en u heeft dit aangegeven als het van belang is.
• Afrondingen aan beide uiteinden van de strook, aan beide zijden.
• Een gedefinieerde flexibele lengte, geen inkeping.
• Een hoekstop als het deksel niet plat hoeft te vouwen.
• Geen permanente belasting op het scharnier (veren, zware deksels).
• Een teststuk met verschillende diktes dat eerst wordt geprint als het scharnier kritiek is.
• Voldoende speling rond het scharnier zodat het deksel sluit zonder te wrijven: zie SLS toleranties en spelingen.

Wanneer een penscharnier de betere keuze is

SLS heeft een voordeel dat spuitgieten niet heeft: het print bewegende delen die al gemonteerd zijn. In plaats van een strook die buigt, kunt u twee scharnierogen en een pen printen met een opening ertussen. Het materiaal hoeft helemaal niet te buigen, waardoor het scharnier veel vaker kan draaien en meer belasting kan dragen. De regels zijn een opening van minimaal 0,5 mm tussen de bewegende oppervlakken en een manier voor het losse poeder om eruit te komen. De gids voor print-in-place scharnieren en bewegende assemblages behandelt de details.

Een derde optie is een scharnier met een metalen pen die door twee geprinte scharnierogen wordt gedrukt. Dit is het meest robuust en is eenvoudig te onderhouden. Snap-fit deksels zijn een andere manier om scharnieren helemaal te vermijden.

Afwerking en kleur

Onze onderdelen worden met glasparels gestraald en gepolijst in een DyeMansion Powershot DUAL, inbegrepen in de prijs. Volgens DyeMansion verdicht het proces het oppervlak zonder materiaal te verwijderen, zodat een scharnier zijn ontworpen dikte behoudt; randen worden iets afgerond, wat eerder helpt dan schaadt. Verven met vloeibare TCN kleurstoffen kleurt de oppervlaktelaag zonder een coating toe te voegen, zodat het scharnier niet stijver wordt. Volgens DyeMansion dringt de kleurstof ongeveer 0,2 mm door in PA 2200. Alle 61 tinten van de kleurencatalogus worden direct geprijsd in de calculator.

Wanneer ontwerphulp in te schakelen

Als het scharnier belasting draagt, een bepaald aantal cycli moet overleven of deel uitmaakt van een product, hangt de beslissing tussen een filmscharnier, penscharnier en spuitgietonderdeel af van de volledige ontwerpintentie. De specialisten van prototype.builders kunnen dit met u doornemen en varianten testen. Voor het materiaal zelf, zie de PA12 nylon gids, en voor wanddiktes en minimale kenmerken de SLS ontwerprichtlijnen.

Veelgestelde vragen

Kun je een filmscharnier 3D-printen met SLS?

Ja, voor scharnieren die een beperkt aantal keren buigen, zoals het deksel van een doos die af en toe wordt geopend of een clip die buigt tijdens de montage. Lasergesinterd PA 12 is veel minder buigzaam dan gespuitgiet polypropyleen, dus een geprint filmscharnier zal niet de levensduur van een gespuitgiet exemplaar bereiken.

Hoe dik moet een filmscharnier zijn in SLS PA 12?

Er is geen eenduidig getal. Het scharnier moet dun genoeg zijn om te buigen zonder het materiaal te overrekken en dik genoeg om betrouwbaar te printen en de belasting te dragen. Print een teststuk met verschillende diktes en lengtes en buig het op de manier waarop het echte onderdeel gebruikt zal worden.

Hoe moet een filmscharnier in de printer worden georiënteerd?

De buigstrook moet in het laagvlak liggen. EOS geeft een rek bij breuk van 18 % binnen de lagen voor PA 2200, maar slechts 4 % er dwars op, dus een scharnier dat dwars op de lagen buigt, breekt veel sneller.

Is polypropyleen beter voor filmscharnieren?

Voor hoge cyclusaantallen wel. Gespuitgiet polypropyleen is het klassieke materiaal voor filmscharnieren. SLS PA 12 is de juiste keuze wanneer het scharnier deel uitmaakt van een complex nylon onderdeel dat u snel of in kleine hoeveelheden nodig heeft.

Wat is het alternatief voor een filmscharnier in SLS?

Een print-in-place penscharnier: twee scharnierlussen en een pen die al gemonteerd worden geprint, met een speling van minimaal 0,5 mm en een uitweg voor het poeder om te ontsnappen. Het is niet afhankelijk van het buigen van het materiaal, waardoor het veel langer meegaat.

Heeft het verven invloed op een filmscharnier?

Verven kleurt de oppervlaktelaag zonder een coating toe te voegen, dus het verandert niets aan de manier waarop het scharnier buigt. Zeer dunne scharnieren moeten nog steeds worden getest in de uiteindelijke kleur en afwerking.