Zaskočni spoji v SLS PA 12: Pravila načrtovanja, ki preživijo montažo

Zakaj je SLS najlon primeren za zaskočne spoje

Zaskočni spoj deluje tako, da se med sestavljanjem prožen element upogne s poti in nato skoči nazaj za zatič. Material se mora raztegniti, ne da bi se zlomil, in povrniti svojo obliko. PA 12 oboje opravi dokaj dobro: za PA 2200 EOS navaja raztezek ob prelomu 18 % v ravnini sloja in natezno trdnost 48 MPa. Številni deli iz smole in filamenta so bodisi bolj krhki bodisi veliko šibkejši med sloji, zato so zaskočni spoji klasična aplikacija za SLS.

Isti podatki EOS vsebujejo najpomembnejše opozorilo: prečno na sloje raztezek ob prelomu pade na 4 %, natezna trdnost pa na 42 MPa. Zaponka, ki se upogne prečno na sloje, lahko odpove pri delčku upogiba, ki ga preživi v ravnini sloja.

Vrste zaskočnih spojev

Konzolni zaskočni spoji so najpogostejši in najlažji za izračun, zato se preostanek tega vodnika osredotoča nanje.

Ključna številka: deformacija v korenu

Ko se konzola upogne, se material v njenem korenu najbolj raztegne. Če ta deformacija preseže tisto, kar material prenese, nosilec poči ali ostane trajno upognjen. Za raven nosilec s konstantnim pravokotnim prerezom je klasična ocena iz priročnikov za načrtovanje zaskočnih spojev:

deformacija ε = 1.5 × t × y ÷ L²

• t = debelina nosilca v korenu, v smeri upogibanja
• y = upogib, potreben za sprostitev zatiča (globina kavlja)
• L = dolžina nosilca od korena do kavlja

Formula prikazuje vzvode, ki jih imate: deformacija raste z debelino in upogibom ter pada s kvadratom dolžine. Podvojitev dolžine zmanjša deformacijo na četrtino.

Kolikšna deformacija je sprejemljiva?

Raztezek ob pretrgu je meja, pri kateri se preizkušanec zlomi, in ne konstrukcijska vrednost. Običajna praksa je, da ostanemo pri njenem delčku, še nižje pa pri zaponkah, ki se večkrat zaskočijo. Izračunana deformacija naj bo precej pod 18 %, ki jih EOS navaja za ravnino sloja, in ne pozabite, da ostri vogali, površina prahu in smer sloja zmanjšajo dejansko rezervo. Edini zanesljiv odgovor za določeno zaponko je testni kos: s takojšnjo ceno tiskanje dveh ali treh različic zaponke stane malo.

Pravila oblikovanja za konzolne zaskočne spoje

• Zaoblite koren. Ostri notranji vogal koncentrira napetost in je mesto, kjer se večina zaponk zlomi. Zaokrožitev v korenu, približno polovica debeline nosilca, naredi veliko razliko.
• Zožajte nosilec. Nosilec, ki postaja tanjši proti kavlju, bolj enakomerno porazdeli deformacijo; zožitev debeline na približno polovico na konici opazno zmanjša deformacijo v korenu pri enakem upogibu.
• Naj bo daljši, ne tanjši. Dolžina zmanjša deformacijo s kvadratom, debelina pa le linearno. Nosilec, tanjši od približno 1 mm, je krhek med razpakiranjem in obstreljevanjem.
• Izberite kote kavlja. Vstavna ploskev pod kotom približno 30° olajša montažo. Zadrževalna ploskev pod kotom 90° zagotavlja trajen spoj; kot približno 45° omogoča, da se deli ponovno razstavijo.
• Upoštevajte toleranco. Splošna toleranca ±0,3 %, s spodnjo mejo ±0,3 mm, velja za kavelj in zatič. Zatič oblikujte tako, da spoj še vedno drži pri spodnji meji globine kavlja in se še vedno sestavi pri zgornji meji. Glejte SLS tolerance in zračnosti.
• Pustite prostor za upogibanje. Nosilec potrebuje prost prostor za seboj, ki je vsaj tako velik kot globina kavlja, plus zračnost. Brez tega je nosilec prisiljen v ostrejši upogib v korenu.
• Dodajte omejevalnik. Rebro, ki omejuje, kako daleč se lahko nosilec upogne, ga ščiti pred prekomernim raztezanjem, ko nekdo premočno pritisne.
• Ne zanašajte se na zaponko za obremenitev. Zaskočni spoji pozicionirajo in držijo dele. Velike sile prenašajte preko reber, zatičev ali izboklin, zaponka pa naj le drži dele skupaj.

Usmerjenost: pravilo, ki odloča

Ker je raztezek ob pretrgu 18 % v ravnini sloja in 4 % prečno na sloje, se mora nosilec upogibati znotraj ravnine sloja. V praksi: dolžina nosilca in njegova smer upogibanja morata v tiskalniku ležati vodoravno. Zaponka, ki stoji pokonci in se upogiba prečno na sloje, deluje le pri zelo majhnih upogibih.

V kalkulatorju lahko nastavite ravnino sloja za vsak del (XY, XZ ali YZ). Izberite ravnino, v kateri se upogibajo vaše zaponke, in če ima del zaponke v več smereh, razmislite o tem, da bi zaponke naredili kot ločene dele, ali pa to omenite, ko pošljete naročilo.

Obročasti in torzijski zaskočni spoji

Obročasti zaskočni spoji, kot je pokrovček, ki zaskoči čez rob, raztegnejo celoten obseg hkrati. Deformacija se porazdeli po celotnem obroču, vendar se obroč ne more upogniti stran, zato mora biti rob plitev in stene prožne. Reže v obroču ga spremenijo v več kratkih konzol in močno olajšajo montažo.

Torzijski zaskočni spoji zasukajo ročico okoli kratke gredi. Strižna deformacija v gredi je tisto, kar jih omejuje; daljša gred jo porazdeli. Obe vrsti sledita istim načelom: izdatne zaokrožitve, testni del in pozornost na orientacijo.

Končna obdelava, barvanje in večkratna uporaba

Vsi naši deli so obstreljevani s steklenimi kroglicami in polirani v DyeMansion Powershot DUAL. Po navedbah DyeMansion ta obdelava površino stisne, namesto da bi odstranila material, zato se geometrija kavlja ohrani; robovi so rahlo zaobljeni, kar omogoča bolj gladko vstavljanje. Tekoča barvila TCN obarvajo površinsko plast brez dodajanja premaza, zato ima obarvana zaponka enake dimenzije kot bela.

Najlon se pod stalno obremenitvijo počasi sprošča. Zaponka, ki je trajno upognjena, na primer prednapet zapah, sčasoma izgubi del svoje sile. Zaponke oblikujte tako, da se po montaži vrnejo v svojo neobremenjeno obliko.

Kontrolni seznam

• Izračunana deformacija v korenu je precej pod raztezkom ob prelomu, nižja za zaponke, ki se pogosto uporabljajo.
• Zaokrožitev v korenu, približno polovica debeline nosilca.
• Nosilec se upogiba v ravnini plasti.
• Debelina nosilca vsaj približno 1 mm; raje dolg kot tanek.
• Vstavna ploskev približno 30°, zadrževalna ploskev izbrana za trajno ali sprostljivo.
• Upoštevana toleranca ±0.3 mm na kavlju in zatiču.
• Prost prostor in prislon za nosilcem.
• Testni del natisnjen pred serijo.

Zaskočni spoji so le en del zasnove ohišja; smernice za oblikovanje SLS zajemajo stene, luknje in odprtine za izpust, navoji in vložki za toplotno vstavljanje pa vijačne spoje. Podatki o materialu so v vodniku za najlon PA12. Za spoj, ki mora zdržati veliko ciklov ali visoke obremenitve, lahko strokovnjaki pri prototype.builders pregledajo namen zasnove in z vami preizkusijo različice.

Naložite dele v takojšnji kalkulator SLS, da vidite, koliko stanejo testne različice.

Pogosta vprašanja

Ali se lahko najlon SLS uporabi za zaskočne spoje?

Da. Lasersko sintran PA 12 je žilav in se pred prelomom raztegne; za PA 2200 EOS navaja raztezek ob prelomu 18 % v ravnini sloja. Zaradi tega je eden najboljših materialov za 3D tiskanje zaskočnih spojev.

Kako izračunam zaskočni spoj za 3D tiskanje?

Za raven konzolni nosilec s konstantnim pravokotnim prerezom je deformacija v korenu približno 1,5 x debelina x poves, deljeno s kvadratom dolžine. Poskrbite, da bo ta deformacija precej pod raztezkom ob prelomu materiala, in to potrdite s testnim delom.

Zakaj se je moj 3D natisnjen zaskočni spoj zlomil?

Najpogostejši vzroki so oster kot v korenu, nosilec, ki je prekratek ali predebel za poves, in nosilec, ki se upogiba prečno na sloje, kjer se PA 2200 pred prelomom raztegne le 4 % namesto 18 %.

Katera usmeritev je najboljša za zaskočne spoje pri SLS?

Nosilec se mora upogibati znotraj ravnine sloja, pri čemer morata biti njegova dolžina in smer upogibanja v tiskalniku vodoravni. Ravnino sloja za posamezen del lahko izberete v kalkulatorju.

Ali obstreljevanje ali barvanje spremenita zaskočni spoj?

Komajda. Po navedbah podjetja DyeMansion obstreljevanje in poliranje površino bolj stisneta kot pa odstranjujeta material, barvila TCN pa obarvajo površinski sloj brez premaza. Robovi so rahlo zaobljeni.

Kolikokrat je mogoče sestaviti zaskočni spoj SLS?

To je odvisno od deformacije v nosilcu. Sponko, zasnovano z nizko deformacijo v korenu, zaokrožitvijo in pravo usmeritvijo, je mogoče zaskočiti večkrat; sponka blizu meje deformacije pa lahko preživi le nekajkrat. Preizkusite dejansko zasnovo.