Соединение частей 3D моделей
При печати корпусов для собственных разрабатываемых устройств, которые состоят из нескольких отдельных частей, возникает вопрос о способе соединения этих частей с возможностью сколько угодно раз выполнять сборку и разборку этой модели, замену или починку печатных плат, находящихся внутри корпуса и т.п. Лучшим, по моему мнению, способом соединения является резьбовое соединение. Гайки и винты дешевы, стандартизированы и распространены; сложно найти устройство, собранное без единого винта.
Первой моей идеей было оставлять место в печатаемой детали под обычную шестигранную гайку, ставить принтер на паузу в нужном месте, вставить гайку в подготовленное место и возобновить печать. После чего принтер запечатывает гайку пластиком слой за слоем. Довольно просто и логично, но все-же такой подход имеет ряд довольно существенных проблем:
- необходимость ставить точки остановки печати модели в нужных местах в слайсере при подготовке модели для печати;
- из-за требования приостановки печати для вставки гайки, нельзя просто поставить всю модель на длительную печать, например на ночь. Требуется ручное вмешательство в середине процесса печати и ручной запуск продолжения печати;
- вставку гайки придется выполнять прямо в рабочей области принтера, которая довольно ограничена, а это объективно неудобно;
- при проектировании модели придется учесть, что гайку можно размещать только строго вертикально или горизонтально.
Однако, мне хотелось найти решение, позволяющее использовать винты для соединения частей 3d моделей, при этом лишенное вышеперечисленных недостатков. Таким решением является применение вот таких специализированных гаек из латуни. Эти гайки вплавляются паяльником в подготовленные отверстия в распечатанной модели.
Технология их применения крайне проста. При проектировании 3d модели предусматривается отверстие для винта. Диаметр такого отверстия должен быть равен внешнему диаметру гладкой части гайки. На практике я делаю диаметр такого отверстия чуть больше. Если отверстие для болта не сквозное, я рекомендую спроектировать его на 0.5-1 миллиметра глубже, чтобы лишний расплавленный пластик, который будет вытеснен гайкой, не забил ее внутреннюю резьбу.
Для примера я распечатаю такую тестовую модель, в которой предусмотрено 5 отверстий для гаек. Диаметр отверстий в этой модели составляет 4.3 миллиметра, с учетом того, что диаметр внешней стороны гайки М3 равен 4 миллиметрам и дополнительно к этому 0.2-0.3 миллиметра я оставляю для разного рода погрешностей.
После печати получилась такая модель:
Вплавление гаек в пластик выполняется разогретым паяльником с установленной температурой больше температуры плавления пластика (для PLA ~175 C), но меньшей температуры плавления латуни, из которой сделана гайка (~900 C). Лично я вставляю такие гайки при температуре 250 С.
Разогретая паяльником гайка должна довольно легко войти в пластик. Следует заметить, что вплавление должно осуществляться с очень небольшой силой, практически только одной массой жала паяльника, иначе разогретый пластик под слишком большим давлением может снизу залиться во внутреннюю резьбу гайки, из-за чего такое отверстие станет непригодным для вкручивания болта.
После застывания пластика гайка, благодаря своей внешней резьбе, довольно крепко удерживается в модели. Не нужно беспокоиться, если гайки вставились под некоторым углом. Уже вплавленные гайки можно легко поправить при помощи того же самого паяльника, которым она и была вплавлена.
