Как правильно устанавливать резьбовые вставки в 3D-печатные детали

Зачем используют вставки?

Детали сложных или крупных моделей часто приходится печатать по отдельности, а потом соединять. Так можно создавать объекты, большие по размерам, чем рабочая область вашего принтера, или получать предметы из разных цветов или материалов.

Самый прочный способ соединения деталей — резьбовые вставки, устанавливаемые при помощи нагрева. Они представляют собой миниатюрные, чаще всего латунные трубки с резьбой, которые плотно держат крепления, соединяющие части 3D-печатной модели. Их помещают в нагретый до размягчения пластик. После установки вставки остывают, как и окружающий их материал.

Преимущества метода

Использование металлических вставок несет целый ряд преимуществ (по сравнению, например, со склеиванием):

• практически не склонны к деформации;
• соединения получаются прочнее, чем другими методами;
• устойчивы к нагрузкам на выдергивание;
• конструкцию с такими вставками можно разбирать и собирать;
• используются с различными типами пластиков и фотополимерной смолой;
• обеспечивают точное позиционирование деталей;
• устанавливаются быстро, специальные навыки для этого не нужны;
• после извлечения из пластика пригодны для повторного использования.

Инструменты и материалы

Сами резьбовые вставки. Подбирайте вставки подходящего размера в зависимости от габаритов вашего изделия и диаметра отверстий. Если дизайн 3D-печатной детали позволяет, то используйте вставки большого размера, т.к. имеют более прочное сцепление с пластиком. Обычно вставки изготавливаются из латуни, поскольку она является отличным проводником тепла, что делает процесс установки проще.

Основной инструмент для установки вручную — стандартный паяльник с регулировкой температуры. За температурой нужно следить, т.к. паяльник должен размягчить, но не расплавить 3D- печатную деталь. Также можно использовать ультразвуковой паяльник.

Жало паяльника. Жала бывают разных размеров и форм. Постарайтесь выбрать жало достаточно большое, чтобы обеспечить стабильное давление на центр вставки, но достаточно маленькое, чтобы не касаться других частей 3D-модели. Если вы работаете с большими вставками, стоит использовать более толстое паяльное жало.

При больших объемах производства или при потребности в чрезвычайно высокой точности вместо паяльника используется автоматизированный пресс для вдавливания вставок в пластик.

Пинцет, чтобы придерживать или придавливать вставку. Помните, что касаться голыми руками горячей вставки нельзя, т.к. можно легко обжечься.

Как правильно проектировать отверстия

1. Для проектирования отверстий под вставки воспользуйтесь программой-редактором, к примеру ThinkerCAD.

2. При проектировании необходимо учитывать особенности дизайна изделия, размеры вставки, длину крепления, которое будет помещено во вставку. Наиболее важными параметрами самого отверстия являются его диаметр и глубина. Используйте таблицы размеров и глубины отверстий для вставок различных размеров.

3. Вставки, расположенные слишком близко к краю детали, приведут к деформации изделия. Поэтому их следует устанавливать на расстоянии не менее половины внутреннего диаметра от края.

4. Если отверстия слишком большие, то вставки будут болтаться, а если слишком маленькие, то деталь может сломаться при установке вставок плюс лишний материал может скапливаться и блокировать нижнюю часть вставки.

5. Проектируя отверстия, используйте скошенные края. Это улучшит посадку вставки.

6. Перед установкой вставок распечатайте тестовые образцы деталей, чтобы убедиться, чтобы спроектированные размеры отверстий верны. Образцы должны быть из того же материала и с теми же параметрами толщины стенок и заполнения, которые вы захотите использовать в реальной детали.

Процесс установки

В пластики

1. Поместите вставку у входа в отверстие. Нагрейте паяльник до температуры размягчения используемого материала. Будьте осторожны: паяльник может нагреться очень быстро.

2. Убедитесь, что отверстие в 3D-печатной детали чистое. Определите, какой стороной будет опускать вставку.

3. Коснитесь вставки кончиком горячего паяльника. Примерно через 10 секунд латунь станет немного темнее и тусклее. Значит, пора начинать вдавливать вставку в пластик. Помните, что перегрев вставки может привести к вздутию пластика и плохо повлиять на качество крепления.

4. Будьте осторожны. Латунь нагревается очень быстро. Поэтому как только паяльник коснется вставки, прикасаться к ней кожей нельзя.

5. Следите за тем, чтобы давление на вставку было равномерным. Погружайте вставку в отверстие прямо, а не под углом. Не раскачивайте вставку. Продвигайтесь медленно, чтобы расплавленный пластик не растекся.

6. Расплавляйте вставки только на 90% их длины, а на остальные 10% — вдавливайте в деталь. При этом удерживайте их на несколько секунд, пока пластик не остынет и не затвердеет, т.к. вставки могут слегка выдвигаться из детали сразу после плавления.

7. После того, как вставка полностью впрессована в деталь, удалите с помощью зубочистки расплавленный пластик, который мог скопиться вокруг резьбы.

8. Перед тем как опускать во вставку крепление, дайте ей остыть в течение трех минут, чтобы в вашей 3D-печатной детали появилось надежное функциональное резьбовое отверстие.

В фотополимерную смолу

В отличие от пластика, фотополимерная смола при повышении температуры не плавится, а разрушается. Если вы попытаетесь вплавить резьбовую вставку в деталь, напечатанную смолой, материал будет распадаться и крошиться.

Но если вплавить нельзя — можно вклеивать. Попробуйте следующий способ. После того как 3D-модель напечатана, отделена от платформы и очищена, окуните вставки в жидкую смолу (ту же, что использовали для печати изделия) и с минимальным усилием установите в отверстия. Затем поместите всю конструкцию для дополнительного отверждение в ультрафиолетовую печь.