應用案例
機械加工 | 2024.03.20
3D 列印螺紋並為 3D 列印零件添加螺紋嵌件
3D 列印螺紋並為 3D 列印零件添加螺紋嵌件(含影片)
螺絲是所有材料中最受歡迎的緊固件之一。您可以在 3D 列印零件上使用現成的螺絲嗎?對於光固化(SLA)和選擇性雷射燒結 (SLS)零件來說,答案顯然是肯定的。
在本文中,我們探討了將金屬螺絲與 3D 列印零件結合使用的不同方法,並提供了一些將螺紋直接納入 3D 設計的技巧。
3D 列印螺紋的設計選項
讓我們來看看 3D 列印線的各種設計選項,這些選項是我們多年來在 Formlabs 中根據客戶回饋收集的。我們的測試部分旨在一次展示所有這些方法:
金屬螺絲到金屬螺紋
在本節中,我們將介紹三種將嵌件和螺帽融入已完成的 3D 列印件中的方法,以實現堅固、持久的緊固,並能承受多次組裝和拆卸。
螺絲膨脹嵌件
優點
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很好地固定 3D 列印零件
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金屬螺紋堅固耐磨
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透過簡單的壓接即可安裝
缺點
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刀片在高溫下可能會鬆動
熱定型刀片
優點
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最好地固定 3D 列印零件
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金屬螺紋堅固耐磨
缺點
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對於熱塑性 (SLS) 零件:需要烙鐵和冷卻時間
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對於熱固性 (SLA) 零件:需要膠水和固化時間
熱定形螺紋嵌件設計用於使用帶有安裝尖端的烙鐵安裝到熱塑性塑膠中。它們也可以用作熱固性材料(例如 SLA 零件)中的膠粘插件。
若要安裝在熱塑性零件中,例如以SLS 粉末列印的零件,請遵循特定硬體的安裝說明。典型的過程是使用烙鐵(無論是否帶有特殊附件)來加熱插件,從而將熱量傳導到周圍的塑膠中。周圍的材料變軟,透過用烙鐵向下按壓,您可以將插件輕輕地壓入列印零件中。在安裝螺絲之前,請務必留出足夠的時間讓材料冷卻並恢復強度。
要安裝在熱固性零件中,例如用SLA 樹脂列印的零件,可以使用膠水將熱固性嵌件固定到位。與傳統安裝不同,請確保設計凸台以匹配插入件的最寬直徑,並在安裝時使用氰基丙烯酸酯 (CA) 膠或環氧樹脂珠將其固定到位。在安裝螺絲之前,請務必留出足夠的時間讓膠水完全固化。
注意:在本文拍攝的 SLS 3D 列印零件中,凸台的尺寸適合壓接,正如我們在此針對熱固性塑膠所建議的那樣。這也適用於熱塑性零件,只需滴一滴膠水或環氧樹脂,但不會像真正的熱定型安裝那樣具有牢固的固定力。
儘管需要額外的焊接或黏合步驟,但與螺絲膨脹嵌件相比,SLS 和SLA 零件的熱定形螺紋嵌件可提供更高的安全性和強度。無論採用哪種方法,這些都是獲得額外安全性的絕佳選擇儘管額外的步驟和設備可能不方便,但與螺絲膨脹插入件相比,其強度和強度更高。
螺帽融入設計
優點
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很好地固定 3D 列印零件
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金屬螺紋堅固耐磨
缺點
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口袋或凸台需要設計到零件中,並在列印後可訪問
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根據幾何形狀,可能需要膠水和固化時間
設計一個凹槽或凸台,將螺帽牢固地固定在零件本身中,是實現金屬與金屬接觸的另一種方法。可以使用六角或方形螺母,甚至可以容納鎖緊螺母。這種方法有很多設計變體,只需確保您的口袋或凸台易於觸及(即不在內表面上),以便可以安裝螺母。為了提高安全性,滴一滴氰基丙烯酸酯 (CA) 膠可以將螺帽固定到位。
金屬螺絲到 3D 列印零件
為了速度和簡單性,最好放棄插入件和螺母,而直接擰入 3D 列印零件。無論是自攻螺紋還是使用自攻螺絲,專為塑膠使用而設計的現成硬體都可以很好地與樹脂和熱塑性粉末等 3D 列印材料配合使用。
3D 列印零件中的自攻螺紋
優點
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良好地固定 3D 列印零件
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執行簡單快捷
缺點
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無法像金屬一樣承受組裝和拆卸循環
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可能會增加具有許多負面特徵的零件的工作時間
使用專為塑膠設計的螺紋絲錐是在 3D 列印零件上添加螺紋的一種快速、經濟的方法。它不需要任何額外的設計步驟,大多數從事塑膠加工的商店都已經擁有所需的設備。
自攻螺絲或自攻螺絲
優點
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良好地固定 3D 列印零件
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執行起來極為簡單且快速
缺點
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無法像金屬一樣承受組裝和拆卸循環
自攻螺絲,也稱為自攻螺絲,可以插入負特徵中,無需對零件進行任何準備工作。請遵循製造商關於凸台尺寸的指南。
建議將它們與延展性或高伸長率的材料一起使用。Formlabs Nylon 11 Powder 或 Nylon 12 Powder 以及Formlabs SLA 材料系列中的堅韌耐用樹脂均適合於此。脆性材料或低伸長率材料(例如Formlabs SLA 材料系列中的剛性樹脂)在與自攻螺絲一起使用時可能會破裂,因此在使用這些材料時要小心並佩戴護目鏡。
3D 列印螺紋
優點
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可以客製化設計正面和負面特徵
缺點
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無法像金屬一樣承受組裝和拆卸循環
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僅適用於較大螺紋尺寸
將多個組件與 3D 列印螺紋和螺紋嵌件結合
使用螺絲和螺紋緊固件組合多個 3D 列印組件有多種選擇。從直接 3D 列印螺紋到使用現成的嵌件,您可以根據所選材料、您預期的組裝和拆卸週期數、所需的強度以及您的額外步驟量來選擇上述任何方法。工作流程可以容納。
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