Zawiasy elastyczne z nylonu SLS: co działa, a co nie

Krótka odpowiedź

Zawiasy zintegrowane mogą być drukowane w technologii SLS PA 12, ale należy je traktować jako zawiasy o ograniczonej liczbie cykli: pokrywy otwierane od czasu do czasu, wypustki zginane raz podczas montażu, elastyczne klipsy i uchwyty na kable. Jeśli zawias ma być otwierany i zamykany przez cały dzień przez lata, lepszym rozwiązaniem będzie część formowana z polipropylenu lub mechaniczny zawias sworzniowy.

Dlaczego PA 12 to nie polipropylen

Polipropylen słynie z zawiasów zintegrowanych, ponieważ formowanie wtryskowe orientuje jego łańcuchy polimerowe w poprzek zawiasu, co czyni cienki pasek niezwykle odpornym na wielokrotne zginanie. Spiek laserowy nie orientuje materiału w ten sposób. Spiekana część jest budowana ze stopionych ziaren proszku, warstwa po warstwie, i ma lekko porowatą powierzchnię. To daje nylonowi SLS jego wytrzymałość i twardość w przypadku wsporników i obudów, ale mniejszą wytrzymałość zmęczeniową w cienkim, mocno zginanym pasku.

Kluczowym parametrem jest wydłużenie przy zerwaniu. Dla PA 2200, proszku PA 12, z którego drukujemy, EOS podaje 18 % w płaszczyźnie warstwy i 4 % w poprzek warstw. Zawias zintegrowany działa poprzez rozciąganie zewnętrznej powierzchni paska podczas zginania. Im cieńszy pasek i im większy jego promień gięcia, tym mniejsze to naprężenie. Cel projektowy jest prosty: utrzymać naprężenie znacznie poniżej tego, co materiał może znieść, i zachować je w kierunku, w którym materiał jest najsilniejszy.

Zasady projektowania zawiasów zintegrowanych SLS

Zorientować zawias w obrębie warstw

Zginany pasek powinien leżeć płasko w płaszczyźnie warstwy, a oś zawiasu również w tej płaszczyźnie. Zawias, który musi zginać się w poprzek warstw, opiera się na słabszym wiązaniu między warstwami i pęka znacznie wcześniej. Jeśli dla zawiasu ma znaczenie konkretna orientacja części, proszę o tym wspomnieć podczas składania zamówienia; przygotowanie do druku wybiera orientację dla całego zadania drukowania.

Rozłożyć zgięcie na długości

Zbyt krótki zawias koncentruje całe zgięcie w wąskiej strefie. Dłuższa elastyczna strefa rozkłada naprężenie i pozwala zawiasowi otworzyć się szerzej, zanim powierzchnia ulegnie nadmiernemu rozciągnięciu. W praktyce, proszę nadać zawiasowi wyraźnie określoną elastyczną długość zamiast ostrego nacięcia.

Zaokrąglić każde przejście

Zawias prawie nigdy nie pęka w środku. Pęka w miejscu, gdzie cienki pasek łączy się z grubym korpusem, ponieważ ten narożnik koncentruje naprężenia. Duże zaokrąglenia po obu stronach zawiasu, na górze i na dole, są najbardziej skutecznym ulepszeniem.

Cienkie, ale możliwe do wydrukowania

Cieńszy pasek zgina się z mniejszym naprężeniem, ale SLS ma minimalną grubość ścianki możliwą do wydrukowania, a bardzo cienkie elementy są delikatne podczas oczyszczania części z proszku i kulkowania. Właściwa grubość zależy od długości zawiasu, kąta otwarcia, częstotliwości zginania i przenoszonego obciążenia, więc nie ma jednej uniwersalnej wartości. Niezawodną metodą jest próbka testowa: pasek zawiasów o kilku grubościach i długościach obok siebie. Jest to mała część, więc kosztuje niewiele, a kalkulator wycenia ją natychmiast.

Ograniczyć kąt otwarcia

Zawias, który musi otwierać się tylko o 90°, ma znacznie dłuższą żywotność niż ten, który składa się na płasko o 180°. Jeśli pokrywa ma jedynie zapewniać dostęp, proszę dodać ogranicznik, który zablokuje kąt.

Wyrobić przed użyciem

Kilkukrotne, delikatne zgięcie nowego zawiasu SLS w pełnym zakresie jego pracy pomaga mu się ułożyć. Nie należy zginać go poza zaprojektowany kąt.

Lista kontrolna przed złożeniem zamówienia

• Pasek zawiasu leży w płaszczyźnie warstwy, co zostało przez Państwa zaznaczone, jeśli ma to znaczenie.
• Zaokrąglenia na obu końcach paska, na obu powierzchniach.
• Zdefiniowana elastyczna długość, a nie karb.
• Ogranicznik kąta, jeśli pokrywa nie musi składać się na płasko.
• Brak stałego obciążenia zawiasu (sprężyny, ciężkie pokrywy).
• Wydrukowanie w pierwszej kolejności próbki testowej o kilku grubościach, jeśli zawias ma kluczowe znaczenie.
• Wystarczający luz wokół zawiasu, aby pokrywa zamykała się bez ocierania: zobacz Tolerancje i luzy SLS.

Kiedy zawias sworzniowy jest lepszym wyborem

Technologia SLS ma przewagę, której nie posiada formowanie wtryskowe: drukuje ruchome części już złożone. Zamiast zginającego się paska, można wydrukować dwa przeguby i sworzeń ze szczeliną między nimi. Materiał w ogóle nie musi się zginać, dzięki czemu zawias może obracać się znacznie więcej razy i przenosić większe obciążenia. Zasady to szczelina o wielkości co najmniej 0,5 mm między ruchomymi powierzchniami oraz sposób na wydostanie się luźnego proszku. Przewodnik po zawiasach drukowanych w całości i ruchomych zespołach omawia te szczegóły.

Trzecią opcją jest zawias z metalowym sworzniem wsuniętym przez dwa wydrukowane oczka. Jest to najbardziej wytrzymałe rozwiązanie i łatwe w serwisowaniu. Pokrywy na zatrzask to kolejny sposób na całkowite uniknięcie zawiasów.

Wykończenie i kolor

Nasze części są kulkowane kulkami szklanymi i polerowane w urządzeniu DyeMansion Powershot DUAL, co jest wliczone w cenę. Według firmy DyeMansion proces ten zagęszcza powierzchnię bez usuwania materiału, dzięki czemu zawias zachowuje zaprojektowaną grubość; krawędzie są lekko zaokrąglone, co raczej pomaga, niż szkodzi. Barwienie płynnymi barwnikami TCN zabarwia warstwę powierzchniową bez dodawania powłoki, więc nie usztywnia zawiasu. Według DyeMansion barwnik wnika na głębokość około 0,2 mm w materiał PA 2200. Wszystkie 61 odcieni z katalogu kolorów jest natychmiast wycenianych w kalkulatorze.

Kiedy szukać pomocy w projektowaniu

Jeśli zawias przenosi obciążenie, musi przetrwać określoną liczbę cykli lub jest częścią produktu, decyzja między zawiasem elastycznym, zawiasem sworzniowym a częścią formowaną zależy od całego zamysłu projektowego. Specjaliści z prototype.builders mogą go z Państwem przeanalizować i przetestować warianty. Informacje o samym materiale można znaleźć w przewodniku po nylonie PA12, a o grubościach ścianek i minimalnych wymiarach w wytycznych projektowych SLS.

Najczęściej zadawane pytania

Czy można wydrukować w 3D zawias elastyczny w technologii SLS?

Tak, w przypadku zawiasów, które zginają się ograniczoną liczbę razy, takich jak pokrywa pudełka otwierana sporadycznie lub zatrzask wyginający się podczas montażu. Spiekany laserowo PA 12 jest znacznie mniej ciągliwy niż formowany polipropylen, więc wydrukowany zawias elastyczny nie osiągnie żywotności tego formowanego.

Jak gruby powinien być zawias elastyczny w SLS PA 12?

Nie ma jednej uniwersalnej wartości. Zawias musi być wystarczająco cienki, aby zginać się bez nadmiernego rozciągania materiału, i wystarczająco gruby, aby można go było niezawodnie wydrukować i aby przenosił obciążenie. Proszę wydrukować próbkę testową o kilku grubościach i długościach, a następnie zginać ją w sposób, w jaki będzie używana rzeczywista część.

Jak zawias elastyczny powinien być zorientowany w drukarce?

Pasek zginania powinien leżeć w płaszczyźnie warstwy. EOS podaje wydłużenie przy zerwaniu na poziomie 18 % w obrębie warstw dla PA 2200, ale tylko 4 % w poprzek nich, więc zawias, który zgina się w poprzek warstw, pęka znacznie szybciej.

Czy polipropylen jest lepszy na zawiasy elastyczne?

W przypadku dużej liczby cykli, tak. Formowany polipropylen to klasyczny materiał na zawiasy elastyczne. SLS PA 12 to właściwy wybór, gdy zawias jest częścią skomplikowanego elementu z nylonu, którego potrzebują Państwo szybko lub w małych ilościach.

Jaka jest alternatywa dla zawiasu elastycznego w SLS?

Zawias sworzniowy drukowany w całości (print-in-place): dwa przeguby i sworzeń wydrukowane już jako zmontowane, ze szczeliną co najmniej 0,5 mm i drogą ucieczki dla proszku. Nie opiera się on na zginaniu materiału, dzięki czemu wytrzymuje znacznie dłużej.

Czy barwienie wpływa na zawias elastyczny?

Barwienie nadaje kolor warstwie powierzchniowej bez dodawania powłoki, więc nie zmienia sposobu zginania się zawiasu. Bardzo cienkie zawiasy powinny być jednak przetestowane w ostatecznym kolorze i wykończeniu.