In un mondo in cui ogni dettaglio conta, la capacità di progettare filettature interne ed esterne su misura per il tuo progetto può fare la differenza. Sia che tu stia lavorando con calibri di filettatura sottili, profili di filettatura complessi o filettature specifiche metriche o in pollici, la stampa 3D ti consente di aggiungere filettature per viti con sicurezza, sapendo che funzioneranno come previsto.
Come incorporare i fili in un progetto 3D?
Incorporare i fili in un design presenta una serie di sfide. Fortunatamente, ci sono diversi modi per aggiungere fili a una parte stampata in 3D.
Fili di stampa
Uno dei modi più efficaci per incorporare i fili in un design è stamparli direttamente nel design. Ciò consente flessibilità nella personalizzazione e offre la massima flessibilità.
Tuttavia, la stampa diretta di diametri più piccoli è piuttosto difficile, quindi è meglio utilizzare questa tecnica con fili più grandi di 6 mm o Viti M6.
Inoltre, ricorda che le filettature non possono sopportare cicli di assemblaggio più lunghi in quanto non sono sufficientemente resistenti per aggiungere o rimuovere una vite.
Infine, la stampa diretta non è una soluzione praticabile per fare più copie. In questi casi, è meglio avere stampanti aggiuntive, ma comporta un costo aggiuntivo.
Utilizzo di inserti termofissati
Questa tecnica è fantastica perché nella stampa 3D vengono comunemente utilizzati materiali termoplastici e termoindurenti.
Per le parti termoplastiche, gli inserti termoindurenti utilizzano la combinazione di calore e pressione per incorporare in modo permanente le filettature in una parte. Questo processo richiede molto tempo perché richiede che la parte si raffreddi, ma è molto semplice e facile.
L’utilizzo di inserti termoindurenti per parti termoindurenti richiede un fissaggio aggiuntivo con colla. Questo processo ha anche un tempo di consegna elevato poiché la colla deve indurirsi prima dell’installazione della vite.
Foratura e maschiatura manuale
Questa tecnica è probabilmente il modo più rapido ed economico per incorporare fili in un design stampato in 3D. L’attrezzatura necessaria per questo processo è facilmente accessibile a tutti. Tuttavia, la tenuta dei fili potrebbe non essere così duratura. L’intero processo è anche piuttosto dispendioso in termini di tempo.
Combinazione di più metodi
Utilizzare una combinazione di tecniche potrebbe rivelarsi il modo più efficace per incorporare i thread. Incorporare i thread stampati in 3D in aree con accessibilità limitata, insieme all’utilizzo della combinazione dei metodi sopra indicati, può fornire i risultati migliori. Tuttavia, il tempo di consegna sarà significativo, poiché questi metodi in genere richiedono un tempo di elaborazione sostanziale.
Cosa sono i fili stampati in 3D?
Le filettature stampate in 3D sono scanalature elicoidali create tramite la tecnologia di stampa 3D, progettate per funzionare in modo simile alle filettature tradizionali utilizzate nei sistemi di fissaggio e meccanici. Tuttavia, le filettature non si limitano alle viti; si trovano anche su tubi, trasmissioni lineari, ingranaggi a vite senza fine e altri dispositivi.
La struttura dei thread ha varie caratteristiche che definiscono la loro forma, funzionalità e compatibilità con i componenti di accoppiamento. Ecco gli elementi principali della struttura del thread:
- Percorso elicoidale: le filettature seguono un percorso elicoidale attorno alla superficie cilindrica, che può essere interno o esterno.
- Profilo della filettatura: il profilo o la forma della sezione trasversale della filettatura può essere triangolare (filettatura a V), quadrata, trapezoidale (Acme) e arrotondata.
- Passo: distanza tra punti corrispondenti su filettature adiacenti.
- Radice: è la parte inferiore della superficie del filo che corre attorno al corpo del filo
- Cresta: è il punto più alto del profilo del filetto.
- Diametro maggiore: il diametro più grande della filettatura, noto anche come diametro nominale.
- Diametro minore: il diametro più piccolo della filettatura.
- Diametro primitivo: diametro al quale lo spessore della filettatura è uguale allo spazio tra le filettature.
- Angolo della filettatura: angolo tra i fianchi della filettatura, che collega la cresta alla radice.
Regolamentazione dei fili stampati in 3D
Tutte le viti commerciali sono standardizzate. Pertanto, quando si modella un elemento filettato, questo dovrebbe basarsi su uno standard. Ciò rende il modello più adattabile alle parti disponibili in commercio.
Le normative distinguono tra filettature metriche e filettature in pollici: le filettature metriche sono utilizzate in tutto il mondo, in Europa, Regno Unito e Asia, mentre quelle imperiali sono prevalentemente utilizzate negli Stati Uniti.
Filettature in pollici e le loro dimensioni standard di filettatura sono denominate con numeri che possono essere trovati nello Unified Thread Standard (UTS). La dimensione è determinata dal diametro maggiore o minore e dai filetti per pollice (TPI).
Pertanto, quando si vogliono progettare elementi filettati, è opportuno ricavare le specifiche di passo, angolo e tutto il resto dalle tabelle standard consigliate.
Filettature metriche sono designati con la lettera “M” e un numero che rappresenta il diametro esterno nominale di una filettatura in millimetri. Ad esempio, la filettatura M6 ha un diametro esterno nominale di 6 mm.
Per le filettature esterne, il diametro esterno nominale è equivalente al diametro maggiore. Il diametro esterno nominale di una filettatura interna può essere determinato misurando il diametro minore ed esaminando una tabella di filettature metriche.
Tabella delle filettature metriche
UN tabella delle filettature metriche è uno strumento di riferimento che fornisce informazioni dettagliate sulle filettature metriche, comunemente utilizzate in ingegneria e produzione. La tabella include vari parametri come diametri maggiori e minori, passo della filettatura e diametro del passo che definiscono le dimensioni e le tolleranze delle filettature.
Questi parametri e profili di filettatura metrici ISO assicurano compatibilità e affidabilità in un’ampia gamma di applicazioni. I profili di filettatura metrici ISO si riferiscono ai profili di filettatura standardizzati definiti dall’Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (ISO) per l’uso nelle filettature delle viti.
Ecco gli elementi chiave che si trovano solitamente in una tabella di filettatura metrica:
- Dimensione del filo
- Pece
- Diametro maggiore
- Diametro minore
- Diametro del passo
- Misura del trapano
La dimensione del trapano per maschiatura si riferisce alla differenza tra diametro nominale (diametro maggiore) e passo della filettatura. La dimensione del trapano per maschiatura consente la creazione di un foro che consente al maschio di tagliare le filettature nel materiale in modo efficiente senza causare stress eccessivo o danni al maschio o al pezzo in lavorazione.
Per leggere correttamente una tabella di filettatura metrica è necessaria una conoscenza approfondita di tutte le misure di cui sopra. Ciò consente di scegliere tra filettature grossolane e fini. Ciò dipenderà dai requisiti dell’applicazione, con le filettature grossolane adatte per un assemblaggio rapido e ambienti difficili, e le filettature fini che offrono maggiore precisione e resistenza.
Vantaggi dei fili stampati in 3D
Le filettature per stampa 3D offrono molteplici vantaggi rispetto all’uso di viti standard. Il vantaggio delle filettature per stampa 3D è la loro eccezionale adattabilità e precisione. Questo processo soddisfa requisiti di filettatura specifici con accuratezza e migliora l’efficienza produttiva.
Passiamo in rassegna i vantaggi più importanti dei fili stampati in 3D:
Prototipazione e produzione semplificate
L’utilizzo di filettature stampate in 3D riduce i tempi di consegna perché consente l’integrazione delle filettature direttamente nella parte stampata in 3D. Ciò elimina la necessità di operazioni di post-stampa come foratura e maschiatura, velocizzando la produzione. Di conseguenza, è possibile prototipare e testare rapidamente componenti filettati, semplificando l’iterazione dei progetti e il loro miglioramento.
Accessibilità
Le filettature possono essere stampate in punti difficili da raggiungere con gli strumenti convenzionali, come cavità interne o parti complesse. La stampa 3D consente di aggiungere filettature in punti che sarebbero difficili da forare e maschiare dopo la stampa. Resistenza e integrità
I thread stampati come parte del componente sono spesso più resistenti e meglio allineati di quelli aggiunti in seguito. Poiché non è necessario forare la stampa in seguito per installare i thread, puoi usare una percentuale di riempimento inferiore nelle tue stampe. Ciò si traduce in una migliore distribuzione del carico e un rischio ridotto di disallineamento o guasto.
Fornire precisione
Grazie alla stampa 3D, la geometria delle filettature può essere facilmente modificata per ottenere adattamenti e funzioni precisi. La stampa 3D può produrre forme di filettature complesse che potrebbero essere impossibili da ottenere con i tradizionali metodi di lavorazione o fusione.
Efficienza dei costi
Anche le filettature stampate in 3D sono un’opzione conveniente, soprattutto per configurazioni su piccola scala. Il processo di fabbricazione riduce lo spreco di materiale dovuto alla foratura o alla maschiatura. Elimina inoltre la necessità di utensili e attrezzature specializzati per la filettatura.
Guida alla progettazione per fili di stampa 3D
La scelta di un software CAD adatto è fondamentale nella progettazione di filettature per la stampa 3D. La selezione deve corrispondere alle esigenze di progettazione, ai tipi specifici di filettature che si intende creare e alla compatibilità con i formati di filettature utilizzati nella stampa 3D.
Per progettare fili stampati in 3D hai due opzioni. Puoi usare una cassetta degli attrezzi di cui è dotato il tuo software CAD o modellarlo da zero.
Di solito, non è necessario progettare una parte da zero. La maggior parte dei software CAD contiene cassette degli attrezzi di parti standard. Quindi, è probabile che non dovrai progettare un modello utilizzando una parte esistente disponibile in commercio.
Tuttavia, ci sono casi in cui devi modellare i thread da zero. In tal caso, devi usare uno strumento di modellazione nel programma CAD. Con una comprensione delle basi della stampa dei thread, è facile manipolare modelli e valori di input per generare i thread desiderati.
È anche fondamentale considerare il materiale che utilizzerai per la stampa. Questo determinerà la durata e l’efficacia della parte.
Uno dei materiali più popolari utilizzati per la stampa 3D è il PLA perché è facile da usare; tuttavia, potrebbe non essere durevole o resistente al calore come altri materiali.
L’ABS, d’altro canto, è un materiale durevole e resistente agli urti. È adatto per prototipi funzionali e parti che richiedono resistenza meccanica. Tuttavia, l’ABS può essere più difficile da stampare e richiede una piattaforma di stampa riscaldata.
È possibile utilizzare la stampa 3D in metallo anche con alluminio o acciaio inossidabile. Consente elevata resistenza, durata e precisione. È adatta per produrre parti metalliche funzionali con geometrie complesse, in particolare componenti filettati.
Processo di stampa 3D
Prima di stampare elementi filettati, ci sono alcuni passaggi cruciali di configurazione della stampante da completare. Assicurati che la tua stampante sia correttamente calibrata, inclusa la calibrazione dell’estrusore. Inoltre, è altamente consigliato livellare il tuo piano di stampa.
A seconda dello scopo della stampa, dovresti scegliere di stampare i tuoi fili in verticale o in orizzontale. La stampa dei fili in verticale richiede meno supporti e meno post-elaborazione, ma l’orientamento orizzontale consente una maggiore resistenza.
Prova a stampare senza alcun supporto, specialmente quelli che vanno all’interno del thread. Potrebbe essere difficile rimuoverli e mantenere le prestazioni corrette, specialmente quando si tratta di thread interni.
Per garantire che il filo stampato sia durevole, utilizzare almeno quattro strati verticali. Anche l’altezza dello strato è un parametro cruciale da considerare quando si stampano i fili. Per un funzionamento fluido, gli strati devono essere il più sottili possibile. Come linea guida, i fili più grandi di M12 o 1/2″ possono essere stampati con successo con strati da 0,2 mm, mentre i fili più piccoli richiedono strati più sottili.
Inoltre, è importante modificare la densità del riempimento e assicurarsi che ci sia abbastanza spazio tra i filetti per consentire loro di incastrarsi correttamente.
Per migliorare la durata e la funzionalità dei tuoi filetti, considera una densità di riempimento di almeno il 25%, mantenendo una distanza di 0,15-2 mm tra i filetti accoppiati. Inoltre, optare per profili di filetti adatti alla plastica è una considerazione di progettazione critica.
Dopo aver stampato il tuo prototipo, controlla se i tuoi thread si adattano e funzionano come previsto. Adatta il tuo design come necessario in base a questi test.
Applicazioni pratiche dei fili stampati in 3D
L’importanza dei fili stampati in 3D è evidente nel loro uso diffuso in molteplici settori. Dal campo aerospaziale all’industria automobilistica e al settore sanitario, questi fili svolgono un ruolo cruciale nei processi di produzione contemporanei.
Prototipazione e sviluppo del prodotto
I fili stampati in 3D possono accelerare la prototipazione, consentendo una rapida iterazione e adattamento. Riducono significativamente i tempi e i costi associati ai metodi di prototipazione tradizionali più laboriosi.
Apparecchiature e utensili personalizzati
I dispositivi e gli utensili personalizzati traggono vantaggio dalla precisione dei fili stampati in 3D, migliorando l’efficienza del flusso di lavoro e l’accuratezza delle attività. Questa precisione consente la creazione di design altamente personalizzati e complessi, su misura per attività o macchinari specifici.
Componenti per uso finale
I fili stampati in 3D possono facilitare la produzione a basso volume, offrendo risparmi sui costi e libertà di progettazione. Sono essenziali per combinare parti in prodotti coesi e semplificare la progettazione e l’assemblaggio.
Conclusione
Padroneggiare la creazione di filettature stampate in 3D implica attenzione ai dettagli in diverse aree chiave. È essenziale scegliere le dimensioni corrette della filettatura e l’orientamento di stampa, selezionare i materiali più adatti e comprendere i diversi metodi per incorporare le filettature nei progetti. Che si opti per la stampa diretta, inserti termoindurenti o tecniche manuali, ogni approccio soddisfa esigenze specifiche. L’applicazione dei giusti metodi di post-elaborazione può migliorare ulteriormente la qualità e la durata del prodotto finale. Concentrandosi su questi aspetti, è possibile sfruttare la stampa 3D per creare componenti filettati precisi, efficienti ed efficaci per varie applicazioni.
Credito immagine in evidenza: Eray Eliakik/Bing
