Gewindedesign-Spezifikationen für 3D-gedruckte Teile: Auswahl an selbstschneidenden Gewinden und Einlegemuttern

Anwendungsanforderungen für 3D-gedruckte Gewindeverbindungen

Gewindeverbindungen sind eine der am häufigsten verwendeten Verbindungsmethoden in der mechanischen Montage. 3D-gedruckte Teile erfordern außerdem Gewindeverbindungen, die mit anderen Teilen zusammengebaut werden müssen. Die Herausforderung beim Bedrucken von Fäden liegt in den mechanischen Eigenschaften und der Fertigungsgenauigkeit des Materials. Die Festigkeit und Härte der meisten 3D-Druckmaterialien ist geringer als die von Metallen und das Gewindeprofil ist anfällig für Verschleiß und Beschädigung. Die Druckgenauigkeit begrenzt die Mindestgröße und Genauigkeit der Fäden. Je nach Belastungsgröße, Demontagehäufigkeit und Zuverlässigkeitsanforderungen des Anwendungsszenarios muss ein geeignetes Gewindedesign ausgewählt werden.

Designpunkte für das direkte Drucken von Gewinden

Beim direkten Drucken von Gewinden wird das Gewindeprofil während der Modellierung entworfen und integral mit dem Teil gedruckt. Diese Methode eignet sich für Anwendungen mit geringer Belastung und geringer Demontagehäufigkeit, wie z. B. dekorative Teile und leicht belastete Steckverbinder. Beim Entwerfen müssen Sie Folgendes berücksichtigen: Gewindegröße. Es wird empfohlen, dass die Steigung nicht weniger als 1 mm und die Gewindetiefe nicht weniger als 0,5 mm beträgt. Wenn der Faden zu klein ist, ist es schwierig, die Druckgenauigkeit zu gewährleisten. Versuchen Sie bei der Gewinderichtung, die Gewindeachse senkrecht zur Druckrichtung auszurichten, um eine bessere Zahnprofilgenauigkeit zu erzielen. Der Anfangspunkt des Gewindes und der Anfangspunkt des Zahnprofils müssen angefast werden, um eine Verformung der ersten Schicht zu vermeiden, die die Verschraubung beeinträchtigt. Aus Gründen des Passungsspiels sollte der Toleranzbereich von gedruckten Gewinden breiter sein als der von Metallgewinden. Es wird empfohlen, das Passungsspiel um 0,1–0,2 mm zu vergrößern.

Designspezifikationen für selbstschneidende Gewindelöcher

Selbstschneidende Gewinde dienen dazu, selbstschneidende Schrauben direkt in die gedruckten optischen Löcher einzuschrauben, sodass das Schraubenprofil Gewindegänge an der Lochwand bildet. Dieses Verfahren eignet sich für Anwendungen mit mittlerer Belastung und mittlerer Demontagehäufigkeit und weist eine hohe Montageeffizienz auf. Zu den wichtigsten Designpunkten gehören: Lochdurchmesserdesign. Der Lochdurchmesser sollte 0,3–0,5 mm kleiner sein als der Nenndurchmesser der Schraube, um sicherzustellen, dass sich die Schraube in das Material einschneiden und eine Verbindung herstellen kann. Lochtiefe: Die Lochtiefe sollte 2-3 mm größer sein als die Einschraublänge der Schraube, um ein Durchschlagen der Schraube zu verhindern. Die Dicke der Lochwand und die Dicke des Materials um das Loch herum sollten nicht geringer sein als der Durchmesser der Schraube, um eine ausreichende Tragfläche zu gewährleisten. Materialauswahl: Weichere Materialien (wie PLA, ABS) eignen sich zum Selbstschneiden, während härtere oder spröde Materialien (wie Harz, Kohlefasermaterialien) leicht zu knacken sind.

Anwendungsvorteile von Einsatzmuttern

Einsatzmuttern betten Metallmuttern in gedruckte Teile ein, um eine hochfeste Gewindeverbindung zu bilden. Dieses Verfahren eignet sich für Anwendungen mit hoher Belastung und hoher Demontagefrequenz und weist die höchste Zuverlässigkeit auf. Zu den Einsatzmethoden gehören: Heißschmelzeinsätze, wobei Heißschmelzwerkzeuge verwendet werden, um die Einsätze in die reservierten Löcher zu drücken, geeignet für den FDM-Druck von PLA, ABS, Nylon und anderen Materialien. Ultraschalleinsätze nutzen Ultraschallvibrationen zum Einpressen der Einsätze und eignen sich für technische Kunststoffe. Klebeeinsätze, bei denen der Einsatz mit Strukturkleber im Loch fixiert wird, sind für alle Materialien geeignet. Das Einsteckloch muss während der Konstruktion reserviert werden. Der Lochdurchmesser ist 0,1–0,2 mm größer als der Außendurchmesser des Einsatzes. Die Tiefe des Einsatzes richtet sich nach der Belastung und beträgt in der Regel das 1-1,5-fache der Höhe des Einsatzes.

Zuverlässigkeitstests von Gewindeverbindungen

Zuverlässigkeitstests sind erforderlich, nachdem der Entwurf von Gewindeverbindungen abgeschlossen ist. Beim ersten Schraubtest wird geprüft, ob sich die Gewinde leichtgängig verschrauben lassen und ob es zu Verklemmungen oder Schlupf kommt. Im zweiten Schritt erfolgt die Auszugskraftprüfung, bei der die axiale Belastbarkeit der Schraubverbindung gemessen wird. Die Auszugskraft des selbstschneidenden Gewindes sollte nicht weniger als 50 % der Scherfestigkeit des Materials betragen. Der dritte ist der Demontagetest, bei dem die Schrauben wiederholt hinein- und herausgedreht werden (normalerweise 10–20 Mal), um zu prüfen, ob die Gewinde beschädigt oder locker sind. Der vierte ist der Vibrationstest, der die Vibration der Arbeitsumgebung simuliert und prüft, ob die Verbindung locker ist. Wählen Sie anhand der Testergebnisse das am besten geeignete Gewindedesign aus.