Simple Guide to a Perfect Snap-Fit Joint Design for 3D Printing

I denne artikel vil jeg fortælle dig alt, hvad jeg ved om, hvordan man designer stærke og pålidelige snap-fit-samlinger til 3D-printning. Vi vil se på de enkle ideer, de bedste fremgangsmåder og de små tricks, der gør en stor forskel. Hvis du vil holde op med at prøve ting uden at vide det og begynde at lave flotte 3D-printede dele, der passer perfekt sammen hver gang, så er denne artikel noget for dig.

Hvad er en snap-fit samling? Og hvorfor skal du bruge det?

Lad os begynde med de enkle ting. En snap-fit er en smart måde at samle to dele på. Du har ikke brug for skruer eller lim. Jeg tænker på det som en clips, der er en del af genstanden. Designet har en lille krog eller bule på den ene del. Det kaldes et fremspring eller en knast. Den klikker ind i en lille rille eller et hul på den anden del. Dette kaldes en parringsfordybning. Når du skubber delene sammen, bøjer krogdelen en lille smule. Den går ud over en kant og springer så tilbage i form. Det er fantastisk at høre den "klik"-lyd! Den fortæller dig, at delene er låst sammen i en solid, sammenlåsende forbindelse.

Den største grund til, at jeg kan lide at bruge en snap-fit samling i mit designarbejde, er, at det er så enkelt. Tænk på at sætte ting sammen. I stedet for at forsøge at håndtere små skruer, skubber du bare to dele sammen. Det gør samlingen meget hurtig og meget nem. Det betyder også, at du har færre dele, du skal fremstille og holde styr på. For enhver prototype eller et slutprodukt kan et godt snap-fit-design gøre hele processen med at fremstille og samle det meget lettere. Det er en vigtig del af et godt design til 3d-printning. Selve snap-fit er en enkel, men meget nyttig designfunktion. En god snap-fit samling kan virkelig ændre dit produkt.

Et snap-fit-led er mere end bare en clips. Dens design er et godt svar på et almindeligt problem: hvordan man sætter ting sammen. På ældre måder at fremstille ting på, f.eks. med sprøjtestøbning, ser man snap-fits over det hele. Se på batteridækslerne på tv-fjernbetjeninger eller lågene på madkasser af plast. De bruger alle sammen snapfittings af alle slags. Med additiv fremstilling kan vi nu selv designe og fremstille disse nyttige dele. Det skaber en enkel sammenføjningsproces for de ting, vi skaber. Det rigtige snap-fit-design gør virkelig en stor forskel.

Hvad er de gode og dårlige ting ved 3D-printede snapfittings?

Ligesom alt andet har de gode og dårlige sider. Det er vigtigt at kende fordele og ulemper, før man beslutter sig for at bruge denne type design. Det bedste er, hvor mange penge de sparer. De er meget omkostningseffektive. Du behøver ikke at købe andre dele som skruer. Forbindelsen er indbygget i selve den 3d-printede del. Det gør design- og fremstillingsprocessen nemmere. Samlingen går også meget hurtigt.

Men der er også dårlige ting. Et dårligt designet snap-fit-led kan være et stort problem. Den største bekymring er, at den går i stykker. Det kan ske første gang, man sætter den sammen. Eller det kan ske efter gentagen brug, som kan få den til at svigte på grund af udmattelsessvigt. Hvordan materialet er, dets materialeegenskaber, er meget vigtigt her. Nogle materialer er for lette at ødelægge til den bøjningsbevægelse, en snap-fit har brug for. Det er en af de vigtigste designbegrænsninger, du skal tænke på i dit design af snap-fit-samlinger.

Man kan ikke bare designe en snap-fit i sig selv. Man er nødt til at tænke over, hvordan den skal laves.

Hvad er de forskellige slags snapfit-led?

Snap fits findes i forskellige former. Da jeg begyndte, kendte jeg kun til typen med krog og slids. Men der er et par forskellige almindelige typer. Den, som folk bruger mest til 3d-printning, er cantilever snap-fit. Det ligner et lille springbræt med en krog i enden. Det er en bjælke, der bøjes under samlingen. Du kan finde dem på ting som kuglepennehætter. Designet er enkelt, og det er en af de nemmeste typer snap fit at designe og lave.

Jeg har også brugt en anden type, der hedder ringformet snap-fit. Tænk på hætten på en flaske piller. Hele ringen bliver bredere, så den kan springe ud over kanten af flasken. Disse fungerer godt til dele, der er runde. De kan også lave en tæt forsegling. Den svære del af designet med ringformede samlinger er at sikre, at størrelserne er korrekte. Det må ikke være for stramt, og det må ikke være for løst. Regnestykket for belastningen er lidt sværere. Men det, du får, er en meget stærk sammenlåsende forbindelse.

Der findes også andre typer snap fit-samlinger, f.eks. U-formede og L-formede snap fit-samlinger. Hvert design er godt til forskellige ting. Den udkragede samling er god til en samling og adskillelse, du ofte foretager. Det ringformede snap-fit-led er bedre til en forbindelse, der er svær at skille ad. Valget af det rigtige snap-fit-design afhænger af dit produkts opgave. Jeg laver ofte en lille testversion af kun snap-fit-forbindelsen. Det hjælper mig med at teste, hvilket design der fungerer bedst, før jeg fremstiller hele delen. Det kan spare dig for en masse tid.

Hvilke 3D-printprocesser og -materialer er bedst til et snap-fit-design?

Om din snap-fit vil fungere, afhænger af de processer og materialer, du vælger. Forskellige 3d-printprocesser giver dig forskellige resultater, når du skal lave en snap-fit, der kan bøjes. Jeg har haft de bedste resultater med FDM (Fused Deposition Modeling). Jeg bruger materialer som PETG, ABS og især nylon. Nylon er fantastisk, fordi det er stærkt, men det kan også bøjes. Det gør det perfekt til en snap-fit samling, der skal bruges mange gange.

Jeg har også prøvet at bruge SLA 3D-print, som bruger resin. Normal resin er ofte let at ødelægge. Det giver dele, der ser godt ud og har mange detaljer. Men det er ikke godt til en snap-fit samling, der skal fungere. Det kan ikke klare belastningen fra bøjning. Men nu findes der særlige typer resin, som er fleksible eller "hårde". De fungerer som plast, f.eks. ABS. Hvis du bruger SLA, skal du vælge den rigtige resin. Jeg har haft nogle gode og nogle dårlige resultater med SLA til mit snap-fit-design. Men en hård resin kan være okay til en prototype.

Det materiale, du vælger, sætter grænserne for dit design. Et snap-fit-design, der fungerer godt i nylon, kan gå i stykker med det samme, hvis du printer det med en normal SLA-resin. Derfor vælger jeg altid mit materiale før Jeg afslutter designet af min snap-fit. Den måde, materialet opfører sig på, fortæller dig vægtykkelsen, udkragningsbredden og andre vigtige dele af snap-fit-forbindelsen. Dette er et meget vigtigt trin i designprocessen. Et godt design og et godt materialevalg arbejder sammen om at fremstille en god snap-fit-samling.

Hvordan designer man en simpel udkraget snap-fit samling?

Okay, lad os tale om, hvordan man gør det. Hvordan designer man egentlig en udkraget snap-fit samling? Jeg vil vise dig mine enkle trin i min CAD-software. Designet består af to hoveddele: den udkragede arm med en krog (dette er fremspringet) og det sted, hvor den skal klikke ind (dette er den tilsvarende fordybning).

1. Design armen: Det er den del, der bøjer. Armens længde, vægtykkelse og bredde styrer, hvor meget den kan bøjes. De styrer også, hvor meget kraft der skal til for at bøje den. Hvis armen er længere og tyndere, er den mere fleksibel. Hvis armen er kortere og tykkere, vil den være sværere at bøje. Dit design skal være helt rigtigt.
2. Tilføj krogen: For enden af armen designer jeg en lille krog eller øsken. Vinklen på forsiden af krogen er vigtig. En jævn hældning, f.eks. 30 til 45 grader, gør det lettere at samle snap-fit-leddet. Vinklen på bagsiden af krogen afgør, om den bliver svær at skille ad. En 90-graders vinkel gør det til en engangs-snap-fit. En vinkel på 45 grader gør det muligt at sætte den sammen og tage den fra hinanden.
3. Skab fangsten: På den anden side skal du designe en rille eller en slids, som krogen kan klikke ind i. Hvor du placerer den og tolerancen er meget vigtig for en tæt snap-fit.

Mit vigtigste tip er at starte med et grundlæggende design og derefter lave en testversion af det. Det er en god idé kun at printe snap-fit-delen først. Du kan lave små testdele ud fra dine STL-filer for at se, hvordan de passer og fungerer. Det kan du gøre, før du printer hele den store del. Denne proces med at teste og ændre dit design er noget af det bedste ved at bruge 3d-print. Du kan teste og forbedre dit snap-fit-design meget hurtigt.

Hvad er den vigtigste bedste praksis, når man designer en snap-fit?

I årenes løb har jeg lavet en liste over bedste praksis for at designe en god snap-fit samling. Hvis du følger disse regler, kan du undgå mange problemer. Den vigtigste regel er at Brug ikke skarpe hjørner. Skarpe hjørner skaber svage punkter, hvor en del sandsynligvis vil gå i stykker. Du bør altid tilføje en fillet eller en kurve i bunden af den udkragede arm, hvor den forbindes med hoveddelen. Denne kant hjælper med at sprede spændingen fra bøjningen. Det gør snap-fit'en meget stærkere.

En anden af mine vigtigste best practices er at kontrollere belastningen. Strain er, hvor meget materialet skal strække sig, når det bøjes. For de fleste plastmaterialer, der bruges til 3D-print, bør man forsøge at holde strækningen under 5%. Du kan kontrollere dette med designet af snap-fit-leddet. En længere arm vil have mindre belastning, når den bøjes lige meget. En tykkere arm vil have større belastning. Du skal finde den rette balance i designet af enhver snap-fit.

Til sidst skal du tænke på, hvor tykke væggene er, vægtykkelsen. Vægtykkelsen på armen og delen omkring den skal passe til materialet. Den skal også passe til den kraft, der kræves for at få snap-fit'en til at fungere. En for tynd væg kan gå i stykker. En væg, der er for tyk, kan måske ikke bøjes. Disse best practices er meget vigtige, når man designer. En god filet er sandsynligvis den ting, der hjælper mest på dit snap-fit-design. Det gør dit design meget stærkere. Fileten er meget nyttig, når du designer en snap-fit.

Hvordan påvirker printretningen dit design af snap-fit-fuger?

Alle, der laver 3D-print, lærer det, som regel efter at have begået en fejl. Den måde, du placerer din del på byggepladen, har en meget stor effekt på, hvor stærk din snap-fit-samling er. 3D-printede dele er anisotrope. Det er et særligt ord, som betyder, at det er stærkere i nogle retninger end andre. Forbindelsen mellem de printede lag (i z-retningen) er svag. Forbindelsen inde i et lag er stærk.

Når du designer en cantilever snap-fit, skal du sørge for, at den lange arm, der bøjer, er printet fladt på byggepladen. Den skal ikke pege opad. Hvis armen printes stående, går lagene op i dens længde. Når den bøjes, vil kraften trække de svage lag fra hinanden, og din snap-fit vil gå i stykker. Det er sket for mig mange gange. Det er en nem fejl at begå i printprocessen. Det kan ødelægge et godt snap-fit-design.

Så min regel er nem: Placer altid snap-fit-leddet, så bøjningen sker langs de stærke trykte linjer. Du ønsker ikke, at bøjningen skal ske på tværs af de svage lag. Det betyder, at snap-fit'ens udkragede bjælke skal være flad med printerens base. Denne nemme ændring i byggeretningen kan give en snap-fit-samling, der fungerer i lang tid, i stedet for en, der går i stykker med det samme. Se altid på dine STL-filer i dit slicer-program for at kontrollere byggeretningen, før du fremstiller emnet.

Hvad er hemmeligheden bag den rette tolerance for samlinger til 3D-print?

Nu taler vi om tolerance. Det er her, evnen til at lave snap-fit-design er vigtig. Tolerance er det meget lille mellemrum, du designer mellem de dele, der bevæger sig i din snap-fit samling. Hvis afstanden er for lille, vil delene ikke passe godt sammen. De går måske i stykker, når du sætter dem sammen. Hvis mellemrummet er for stort, vil snap-fit'en ikke være tæt, og den vil ikke holde godt. Det er meget vigtigt at gøre det rigtigt.

Min hemmelighed er at lave et testprint for tolerance. Før jeg designer den sidste snap-fit til mit produkt, laver jeg en lille del, der har et par snap-fit-samlinger. Hver af dem har en forskellig mængde plads. Jeg designer måske en med et mellemrum på 0,2 mm, en med 0,3 mm og en med 0,4 mm. Jeg printer denne testdel. Jeg bruger præcis det samme materiale og de samme printerindstillinger, som jeg vil bruge til den endelige del. Så kan jeg føle på dem og se, hvilken snap-fit der fungerer bedst. Det betyder, at jeg ikke behøver at gætte mig frem til mit design.

Du skal huske, at alle 3D-printere er lidt forskellige. Alle materialer er også lidt forskellige. En tolerance, der er god til min FDM-printer og nylon, er måske ikke god til en SLA-printer med resin. Du er nødt til at teste det for din egen printer og dit eget materiale. Hvis du tager dig tid til at finde den rigtige tolerance for dine fit joints til 3d-printning, får du et produkt, der fungerer meget bedre. En god snap-fit har den perfekte tolerance.

Hvordan kan jeg forhindre, at mit snap-fit-design går i stykker?

Jeg har allerede talt om nogle af de måder, hvorpå 3d-printede snap fits kan gå i stykker. De kan gå i stykker i skarpe hjørner eller på grund af en dårlig byggeretning. Men det, der skaber flest problemer for en snap-fit-samling, der bruges meget, er udmattelsessvigt. Det er, når materialet bliver svagt, fordi det er blevet bøjet mange gange. Et godt design kan hjælpe med at forhindre, at det sker. Nøglen er at gøre belastningen på materialet så lille som muligt under bøjningsbevægelsen.

En god filet i bunden af snap-fit'en er den bedste måde at forhindre, at den går i stykker. Dette er meget, meget vigtigt. Denne lille kurve gør forbindelsen stærkere og forhindrer, at der opstår et svagt punkt. Et andet tip er at designe noget til at stoppe det, et hårdt stop. Det er en del, der forhindrer snap-fit-armen i at bøje for meget, når du samler den. At bøje den for meget er en almindelig årsag til, at den går i stykker første gang, man bruger den.

Endelig skal du tænke på, hvor meget kraft der skal til for at lukke snap-fit'en, den nødvendige kraft. Hvis det er for hårdt at skubbe, belaster du delene for meget. En god snap-fit skal kunne lukkes med et godt tryk, der ikke er for hårdt, og en god "klik"-lyd. Hvis du føler, at den kan gå i stykker, er dit design sandsynligvis for stift. Måske skal du gøre snap-fit-armen længere eller tyndere. Den eneste måde at finde ud af det på er ved at teste din prototype. Designet skal være stærkt nok til at fungere.

Kan du give mig nogle eksempler på et godt snap-fit-design?

Jeg tror, at den bedste måde at lære på er at se eksempler. Et af de projekter, jeg bedst kunne lide, var en særlig kasse, jeg lavede til noget elektronik. Jeg havde brug for et låg, der kunne åbnes og lukkes meget. Jeg brugte et udkraget snap-fit-design. Jeg sørgede for at tilføje en stor filet i bunden af snap-fit-armen. Jeg printede det i PETG, som er et materiale, der bøjer godt. Jeg placerede delen, så snap-fit-armene blev printet flade. Det låg, jeg lavede, er blevet åbnet mange, mange gange, og det fungerer stadig fint.

Et andet eksempel er et sæt skuffer, der passer sammen, som jeg har designet. Til at samle skufferne brugte jeg en U-formet snap-fit samling. Dette design gav mig en meget stærk forbindelse, som jeg ikke behøvede at skille ad ret ofte. Det var nemt at sætte dem sammen. Jeg skubbede dem bare sammen, indtil de gav en "klik"-lyd. Dette design var godt, fordi kraften blev spredt ud over et større område. Dette projekt er et godt eksempel på, hvordan man kan bruge forskellige typer snap-fit til forskellige behov. Dette snap-fit-leddesign var en stor succes.

Disse projekter fungerede, fordi jeg brugte alle de gode ideer, jeg har talt om. Jeg vidste, hvad jeg ville lave. Jeg valgte det rigtige materiale. Jeg var omhyggelig med de små detaljer i designet, som fillet og tolerance. Jeg tænkte også på 3d-printprocesserne. Denne måde at gøre tingene på er med til at sikre, at dine snap fit-samlinger til 3d-printning kommer til at fungere godt. De bedste 3d-printprojekter bruger ofte en smart snap-fit.

Important Things to Remember

Her er de vigtigste ting, du skal huske fra min erfaring, når du designer din næste snap-fit samling:

• Tilføj altid en filet: Tilføj en buet kant (dette er en fillet eller radius) i bunden af din snap-fit-arm for at forhindre, at den knækker, når den bøjes. Dette er den vigtigste del af et stærkt snap-fit-design.
• Tænk over dit materiale: Vælg et materiale, der kan bøjes nok til en snap-fit, f.eks. PETG, ABS eller nylon. Brug ikke materialer, der let går i stykker, som standard SLA-harpiks, medmindre det er en særlig "hård" eller fleksibel harpiks.
• Vær opmærksom på udskriftsretningen: Sørg for, at den del af snap-fit'en, der bøjes, er printet fladt (fladt på byggepladen). Det sikrer, at bøjningskraften går langs de stærke printlinjer og ikke mod de svage forbindelser mellem lagene.
• Lav først en testdel: Før du laver din sidste del, skal du fremstille en lille testdel med kun snap-fit-leddet. På den måde kan du tjekke tolerancen og se, hvordan det føles og fungerer.
• Husk tolerancen: Afstanden mellem delene er meget vigtig. En tolerance på 0,2 mm til 0,4 mm er et godt sted at starte, men du er nødt til at lave en test for at se, hvad der er bedst for din egen printer og dit eget materiale.