Gwinty w druku 3D, przewodnik

 

W świecie, w którym liczy się każdy szczegół, możliwość zaprojektowania gwintów wewnętrznych i zewnętrznych dostosowanych do Twojego projektu może mieć ogromne znaczenie. Niezależnie od tego, czy pracujesz z drobnymi wskaźnikami gwintów, złożonymi profilami gwintów, czy też określonymi gwintami metrycznymi lub calowymi, drukowanie 3D pozwala Ci pewnie dodawać gwinty śrubowe, wiedząc, że będą działać zgodnie z przeznaczeniem.

Serwis komputerowy Poznań wytłumaczy jak włączyć gwinty do projektu 3D

Włączenie gwintów do projektu wiąże się z pewnymi wyzwaniami. Na szczęście istnieje kilka sposobów dodawania gwintów do części drukowanej w technologii 3D.

Drukowanie gwintów

Jednym z najskuteczniejszych sposobów na włączenie nici do projektu jest ich bezpośrednie drukowanie w projekcie. Pozwala to na elastyczność w dostosowywaniu i zapewnia maksymalną elastyczność.

Jednak bezpośrednie drukowanie mniejszych średnic jest dość trudne, dlatego najlepiej stosować tę technikę w przypadku gwintów większych niż 6 mm lub śrub M6 .
Należy pamiętać, że gwinty nie wytrzymują dłuższych cykli montażu, gdyż nie są wystarczająco mocne, aby można było dokręcić lub wykręcić śrubę.

Na koniec, drukowanie bezpośrednie nie jest rozwiązaniem, które można wykorzystać do tworzenia wielu kopii. W takich przypadkach najlepiej jest mieć dodatkowe drukarki, ale wiąże się to z dodatkowymi kosztami.

Stosowanie wkładek termoutwardzalnych

Technika ta jest znakomita, ponieważ w druku 3D powszechnie stosuje się materiały termoplastyczne i termoutwardzalne.

W przypadku części termoplastycznych wkładki utwardzane cieplnie wykorzystują połączenie ciepła i ciśnienia, aby trwale wbudować gwinty w część. Proces ten jest czasochłonny, ponieważ wymaga schłodzenia części, ale jest bardzo prosty i łatwy.

Stosowanie wkładek utwardzanych cieplnie do części utwardzanych termicznie wymaga dodatkowego przytrzymywania klejem. Proces ten ma również długi czas realizacji, ponieważ klej musi stwardnieć przed montażem śruby.

Ręczne wiercenie i gwintowanie

Ta technika jest prawdopodobnie najszybszym i najbardziej ekonomicznym sposobem włączania nici do projektu drukowanego w technologii 3D. Sprzęt potrzebny do tego procesu jest łatwo dostępny dla każdego. Jednak trzymanie nici może nie być tak trwałe. Cały proces jest również dość czasochłonny.

Połączenie wielu metod

Użycie kombinacji technik może okazać się najskuteczniejszym sposobem na włączenie nici. Włączenie nici drukowanych w technologii 3D w obszarach o ograniczonej dostępności, wraz z użyciem kombinacji powyższych metod, może zapewnić najlepsze rezultaty. Jednak czas realizacji będzie znaczący, ponieważ te metody zazwyczaj wymagają znacznego czasu przetwarzania.

Czym są nici drukowane w technologii 3D?

Gwinty drukowane w technologii 3D to spiralne rowki tworzone w technologii druku 3D, zaprojektowane tak, aby działały podobnie do tradycyjnych gwintów śrubowych stosowanych w systemach mocujących i mechanicznych. Jednak gwinty nie ograniczają się do śrub; można je również znaleźć w rurach, napędach liniowych, przekładniach ślimakowych i innych urządzeniach.
Struktura nici ma różne cechy, które definiują ich kształt, funkcjonalność i zgodność z dopasowanymi komponentami. Oto główne elementy struktury nici:
Ścieżka śrubowa: Gwinty podążają ścieżką śrubową wokół powierzchni cylindrycznej, która może być wewnętrzna lub zewnętrzna.
Profil gwintu: Profil lub kształt przekroju poprzecznego gwintu może być trójkątny (gwint V), kwadratowy, trapezowy (Acme) i okrągły.
Skok: Odległość między odpowiednimi punktami na sąsiednich gwintach.
Korzeń: Jest to dolna część powierzchni nici biegnąca wokół trzonu nici
Grzbiet: Jest to najwyższy punkt profilu gwintu.
Średnica główna: Największa średnica gwintu, znana również jako średnica nominalna.
Średnica mniejsza: najmniejsza średnica gwintu.
Średnica podziałowa: Średnica, przy której grubość gwintu jest równa odległości między gwintami.
Kąt gwintu: Kąt pomiędzy bokami gwintu, który łączy wierzchołek z korzeniem.
Przepisy dotyczące nici drukowanych w technologii 3D
Wszystkie komercyjne śruby są standaryzowane. Dlatego modelując element gwintowany, należy go oprzeć na standardzie. Dzięki temu model będzie bardziej dostosowany do dostępnych komercyjnie części.

Przepisy rozróżniają gwinty metryczne i calowe. W Europie, Wielkiej Brytanii i Azji na całym świecie stosuje się gwinty metryczne, podczas gdy w USA przeważają gwinty imperialne.
Gwinty calowe i ich standardowe rozmiary gwintów są nazywane liczbami, które można znaleźć w Unified Thread Standard (UTS). Rozmiar jest określany przez średnicę główną lub podrzędną i liczbę gwintów na cal (TPI).

Dlatego też, jeśli chcesz zaprojektować elementy gwintowane, powinieneś uzyskać specyfikacje dotyczące skoku, kąta i wszystkich pozostałych parametrów z zalecanych tabel standardowych.

Gwinty metryczne są oznaczone literą „M” i liczbą oznaczającą nominalną średnicę zewnętrzną gwintu w milimetrach. Na przykład gwint M6 ma nominalną średnicę zewnętrzną 6 mm.

W przypadku gwintów zewnętrznych nominalna średnica zewnętrzna jest równoważna średnicy głównej. Nominalną średnicę zewnętrzną gwintu wewnętrznego można określić, mierząc średnicę mniejszą i badając tabelę gwintów metrycznych.

Tabela gwintów metrycznych

Wykres gwintów metrycznych to narzędzie referencyjne, które dostarcza szczegółowych informacji o gwintach śrub metrycznych, powszechnie stosowanych w inżynierii i produkcji. Wykres obejmuje różne parametry, takie jak średnice główne i pomocnicze, skok gwintu i średnica podziałowa, które definiują wymiary i tolerancje gwintów.

Te parametry i profile gwintów metrycznych ISO zapewniają kompatybilność i niezawodność w szerokim zakresie zastosowań. Profile gwintów metrycznych ISO odnoszą się do znormalizowanych profili gwintów zdefiniowanych przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) do stosowania w gwintach śrubowych.
Poniżej przedstawiono najważniejsze elementy, które zazwyczaj można znaleźć w wykresie gwintów metrycznych:

Rozmiar wątku
Poziom
Średnica główna
Mniejsza średnica
Średnica podziałowa
Rozmiar wiertła gwintowanego
Rozmiar wiertła do gwintowania odnosi się do różnicy między średnicą nominalną (średnicą główną) a skokiem gwintu. Rozmiar wiertła do gwintowania umożliwia wykonanie otworu, który umożliwia gwintownikowi wydajne nacinanie gwintów w materiale bez powodowania nadmiernego naprężenia lub uszkodzenia gwintownika lub przedmiotu obrabianego.

Aby poprawnie odczytać tabelę gwintów metrycznych, musisz dokładnie zrozumieć wszystkie powyższe pomiary. Pozwala to na dokonanie wyboru między gwintami grubymi i drobnymi. Będzie to zależeć od wymagań aplikacji, przy czym gwinty grube nadają się do szybkiego montażu i trudnych warunków, a gwinty drobne oferują większą precyzję i wytrzymałość.

Zalety nici drukowanych w technologii 3D

Gwinty do druku 3D oferują wiele zalet w porównaniu do stosowania gotowych śrub. Zaletą gwintów do druku 3D jest ich wyjątkowa adaptowalność i precyzja. Proces ten spełnia określone wymagania dotyczące gwintowania z dokładnością i zwiększa wydajność produkcji.
Przyjrzyjmy się najważniejszym zaletom nici drukowanych w technologii 3D:

Usprawnione prototypowanie i produkcja

Użycie gwintów drukowanych w technologii 3D skraca czas realizacji, ponieważ umożliwia integrację gwintów bezpośrednio z częścią drukowaną w technologii 3D. Eliminuje to potrzebę operacji po drukowaniu, takich jak wiercenie i gwintowanie, co przyspiesza produkcję. W rezultacie można szybko prototypować i testować komponenty gwintowane, co ułatwia iterowanie projektów i ich ulepszanie.

Dostępność

Gwinty można drukować w miejscach trudno dostępnych przy użyciu konwencjonalnych narzędzi, takich jak wewnętrzne wnęki lub skomplikowane części. Druk 3D umożliwia dodawanie gwintów w miejscach, które po wydrukowaniu byłyby trudne do wywiercenia i nagwintowania. Wytrzymałość i integralność

Gwinty drukowane jako część komponentu są często mocniejsze i lepiej wyrównane niż te dodawane później. Ponieważ nie ma potrzeby wiercenia w wydruku później, aby zainstalować gwinty, możesz użyć mniejszego procentu wypełnienia w swoich wydrukach. Powoduje to lepszy rozkład obciążenia i mniejsze ryzyko braku wyrównania lub awarii.

Zapewnianie precyzji

Dzięki drukowi 3D można łatwo modyfikować geometrię gwintów, aby uzyskać precyzyjne dopasowanie i funkcje. Druk 3D umożliwia produkcję skomplikowanych kształtów gwintów, których uzyskanie mogłoby być niemożliwe przy użyciu tradycyjnych metod obróbki lub odlewania.
Opłacalność
Gwinty drukowane w technologii 3D są również opłacalną opcją, szczególnie w przypadku instalacji na małą skalę. Proces produkcyjny zmniejsza ilość odpadów materiałowych powstających podczas wiercenia lub gwintowania. Eliminuje również potrzebę stosowania specjalistycznych narzędzi i sprzętu do gwintowania.

Przewodnik projektowy dla gwintów druku 3D

Wybór odpowiedniego oprogramowania CAD jest kluczowy w projektowaniu gwintów do druku 3D. Twój wybór musi odpowiadać Twoim potrzebom projektowym, konkretnym typom gwintów, które planujesz utworzyć, oraz zgodności z formatami plików używanymi w druku 3D.

Aby zaprojektować gwinty drukowane w technologii 3D, masz dwie opcje. Możesz użyć skrzynki narzędziowej, w którą wyposażone jest oprogramowanie CAD, lub zamodelować je od podstaw.

Zwykle nie jest konieczne projektowanie części od podstaw. Większość oprogramowania CAD zawiera skrzynki narzędziowe standardowych części. Więc jest szansa, że ​​nie będziesz musiał projektować modelu przy użyciu istniejącej, dostępnej komercyjnie części.

Jednak zdarzają się sytuacje, w których trzeba modelować gwinty od podstaw. W takim przypadku należy użyć narzędzia do modelowania w programie CAD. Mając wiedzę na temat podstaw drukowania gwintów, można łatwo manipulować modelami i wprowadzać wartości, aby generować pożądane gwinty.
Ważne jest również rozważenie materiału, którego użyjesz do drukowania. To określi trwałość i skuteczność części.

Jednym z najpopularniejszych materiałów wykorzystywanych w druku 3D jest PLA. Jest łatwy w drukowaniu, jednak nie jest tak trwały ani odporny na ciepło jak inne materiały.

ABS z kolei jest trwałym, odpornym na uderzenia materiałem. Nadaje się do funkcjonalnych prototypów i części wymagających wytrzymałości mechanicznej. Jednak ABS może być trudniejszy w drukowaniu i wymaga podgrzewanej platformy roboczej.

Możesz również użyć drukowania 3D metalu z aluminium lub stali nierdzewnej. Zapewnia wysoką wytrzymałość, trwałość i precyzję. Nadaje się do produkcji funkcjonalnych części metalowych o złożonej geometrii, szczególnie elementów gwintowanych.

Proces drukowania 3D

Przed drukowaniem elementów gwintowanych należy wykonać kilka kluczowych kroków konfiguracji drukarki. Upewnij się, że drukarka jest prawidłowo skalibrowana, w tym kalibracja ekstrudera. Ponadto zdecydowanie zaleca się wypoziomowanie stołu roboczego.
Ważne jest również rozważenie materiału, którego użyjesz do drukowania. To określi trwałość i skuteczność części.

Jednym z najpopularniejszych materiałów wykorzystywanych w druku 3D jest PLA. Jest łatwy w drukowaniu, jednak nie jest tak trwały ani odporny na ciepło jak inne materiały.

ABS z kolei jest trwałym, odpornym na uderzenia materiałem. Nadaje się do funkcjonalnych prototypów i części wymagających wytrzymałości mechanicznej. Jednak ABS może być trudniejszy w drukowaniu i wymaga podgrzewanej platformy roboczej.

Możesz również użyć drukowania 3D metalu z aluminium lub stali nierdzewnej. Zapewnia wysoką wytrzymałość, trwałość i precyzję. Nadaje się do produkcji funkcjonalnych części metalowych o złożonej geometrii, szczególnie elementów gwintowanych.

Proces drukowania 3D

Przed drukowaniem elementów gwintowanych należy wykonać kilka kluczowych kroków konfiguracji drukarki. Upewnij się, że drukarka jest prawidłowo skalibrowana, w tym kalibracja ekstrudera. Ponadto zdecydowanie zaleca się wypoziomowanie stołu roboczego.
Prototypowanie i rozwój produktu
Drukowane w 3D nici mogą przyspieszyć prototypowanie, umożliwiając szybką iterację i adaptację. Znacznie zmniejsza to czas i koszty związane z bardziej pracochłonnymi tradycyjnymi metodami prototypowania.
Niestandardowe wyposażenie i narzędzia
Niestandardowe urządzenia i narzędzia korzystają z precyzji gwintów drukowanych w technologii 3D, zwiększając wydajność przepływu pracy i dokładność zadań. Ta precyzja umożliwia tworzenie wysoce spersonalizowanych i skomplikowanych projektów dostosowanych do konkretnych zadań lub maszyn.

Komponenty końcowe

Nici drukowane w technologii 3D mogą ułatwić produkcję nisko seryjną, oferując oszczędności kosztów i swobodę projektowania. Są kluczowe dla łączenia części w spójne produkty i usprawnienia projektowania i montażu.

Wniosek

Opanowanie tworzenia nici drukowanych w technologii 3D wymaga zwrócenia uwagi na szczegóły w kilku kluczowych obszarach. Niezbędne jest wybranie prawidłowych wymiarów nici i orientacji drukowania, wybranie najbardziej odpowiednich materiałów i zrozumienie różnych metod włączania nici do projektów. Niezależnie od tego, czy zdecydujesz się na drukowanie bezpośrednie, wkładki utrwalane cieplnie czy techniki ręczne, każde podejście zaspokaja określone potrzeby. Zastosowanie odpowiednich metod post produkcji może dodatkowo poprawić jakość i trwałość produktu końcowego. Skupienie się na tych aspektach pozwala wykorzystać druk 3D do tworzenia precyzyjnych, wydajnych i skutecznych elementów gwintowanych do różnych zastosowań.