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

Dalam artikel ini, saya akan memberi tahu Anda semua yang saya ketahui tentang cara mendesain sambungan snap-fit yang kuat dan dapat diandalkan untuk pencetakan 3D. Kita akan melihat ide-ide sederhana, praktik terbaik, dan trik-trik kecil yang membuat perbedaan besar. Jika Anda ingin berhenti mencoba berbagai hal tanpa mengetahui dan mulai membuat komponen cetak 3D yang bagus yang pas setiap saat, maka artikel ini cocok untuk Anda.

Apa yang dimaksud dengan Snap-Fit Joint? Dan mengapa Anda harus menggunakannya?

Mari kita mulai dengan hal-hal yang sederhana. Snap-fit adalah cara cerdas untuk menggabungkan dua bagian. Anda tidak memerlukan sekrup atau lem. Saya menganggapnya seperti klip yang merupakan bagian dari objek. Desainnya memiliki sedikit pengait atau tonjolan pada satu bagian. Ini disebut tonjolan atau lug. Ini terkunci ke dalam alur atau lubang kecil di bagian lainnya. Ini disebut depresi kawin. Ketika Anda mendorong bagian-bagiannya bersama-sama, bagian pengaitnya sedikit melentur. Bagian ini akan melewati satu sisi dan kemudian kembali ke bentuk semula. Mendengar bunyi "klik" itu sangat menyenangkan! Ini memberi tahu Anda bahwa bagian-bagiannya terkunci bersama dalam koneksi yang solid dan saling mengunci.

Alasan terbesar saya suka menggunakan sambungan snap-fit dalam karya desain saya adalah karena betapa sederhananya sambungan ini. Pikirkan tentang menyatukan sesuatu. Alih-alih mencoba menangani sekrup kecil, Anda hanya perlu mendorong dua bagian menjadi satu. Hal ini membuat perakitan menjadi sangat cepat dan mudah. Ini juga berarti Anda memiliki lebih sedikit bagian yang perlu dibuat dan dilacak. Untuk prototipe atau produk akhir apa pun, desain snap-fit yang baik dapat membuat seluruh proses pembuatan dan perakitannya menjadi lebih mudah. Ini adalah bagian penting dari desain yang baik untuk pencetakan 3d. Sambungan snap-fit itu sendiri adalah fitur desain yang sederhana namun sangat berguna. Sambungan snap-fit yang baik benar-benar dapat mengubah produk Anda.

Sambungan snap-fit lebih dari sekadar klip. Desainnya merupakan jawaban yang baik untuk masalah umum: bagaimana cara menyatukan berbagai hal. Dalam cara lama membuat sesuatu, seperti dengan cetakan injeksi, Anda melihat sambungan jepret di mana-mana. Lihatlah penutup baterai pada remote TV atau tutup pada kotak makanan plastik. Mereka semua menggunakan berbagai jenis snap fit. Dengan manufaktur aditif, kami sekarang dapat mendesain dan membuat sendiri komponen yang sangat membantu ini. Hal ini menciptakan proses penyatuan yang sederhana untuk benda-benda yang kita buat. Desain snap-fit yang tepat benar-benar membuat perbedaan besar.

Apa Saja Hal Baik dan Buruk Tentang Snap Fit Cetak 3D?

Sama seperti yang lainnya, desain ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Penting untuk mengetahui pro dan kontra sebelum Anda memutuskan untuk menggunakan jenis desain ini. Hal terbaiknya adalah berapa banyak uang yang mereka hemat. Mereka sangat hemat biaya. Anda tidak perlu membeli bagian lain seperti sekrup. Sambungan dibuat langsung ke bagian cetakan 3d itu sendiri. Ini membuat proses desain dan pembuatan lebih mudah. Perakitan juga sangat cepat.

Tetapi ada juga hal-hal yang buruk. Sambungan snap-fit yang dirancang dengan buruk bisa menjadi masalah besar. Kekhawatiran utamanya adalah sambungan tersebut akan patah. Hal ini dapat terjadi saat pertama kali Anda menyatukannya. Atau bisa juga terjadi setelah penggunaan berulang kali, yang dapat membuatnya gagal karena kegagalan akibat kelelahan. Seperti apa bahannya, sifat materialnya, sangat penting di sini. Sebagian bahan terlalu mudah patah untuk gerakan melenturkan yang dibutuhkan snap-fit. Ini adalah salah satu batasan desain utama yang harus Anda pikirkan dalam desain sambungan snap-fit Anda.

Anda tidak bisa hanya mendesain snap-fit dengan sendirinya. Anda harus memikirkan tentang bagaimana cara membuatnya.

Apa Saja Jenis Sambungan Snap Fit yang Berbeda?

Snap fit memiliki bentuk yang berbeda-beda. Ketika saya memulai, saya hanya tahu tentang jenis kait dan slot. Tetapi ada beberapa jenis umum yang berbeda. Yang paling banyak digunakan orang untuk pencetakan 3d adalah kantilever snap-fit. Bentuknya seperti papan selam kecil dengan pengait di ujungnya. Ini adalah balok yang melengkung selama perakitan. Anda bisa menemukannya pada benda-benda seperti tutup pulpen. Desainnya sederhana, dan merupakan salah satu jenis snap fit yang paling mudah untuk didesain dan dibuat.

Saya juga telah menggunakan tipe lain yang disebut snap-fit annular. Pikirkan tentang tutup botol pil. Seluruh cincin menjadi lebih lebar untuk melonggarkan tepi botol. Ini bekerja dengan baik untuk bagian-bagian yang berbentuk bulat. Mereka juga bisa membuat segel yang rapat. Bagian yang sulit dari desain dengan sambungan annular adalah memastikan ukurannya benar. Tidak boleh terlalu ketat, dan tidak boleh terlalu longgar. Perhitungan untuk regangannya sedikit lebih sulit. Tetapi yang Anda dapatkan adalah koneksi yang saling mengunci yang sangat kuat.

Ada juga jenis sambungan snap fit lainnya, seperti sambungan snap berbentuk U dan L. Setiap desain bagus untuk hal yang berbeda. Kantilever sangat bagus untuk perakitan dan pembongkaran yang sering Anda lakukan. Sambungan snap-fit annular lebih baik untuk sambungan yang sulit dibongkar pasang. Memilih desain snap-fit yang tepat tergantung pada pekerjaan produk Anda. Saya sering membuat versi uji coba kecil dari sambungan snap-fit. Hal ini membantu saya menguji desain mana yang paling baik sebelum saya membuat seluruh bagian. Hal ini dapat menghemat banyak waktu.

Proses dan Material Pencetakan 3D Apa yang Terbaik untuk Desain Snap-Fit?

Apakah snap-fit Anda akan berfungsi benar-benar tergantung pada proses dan bahan yang Anda pilih. Proses pencetakan 3d yang berbeda memberi Anda hasil yang berbeda untuk membuat snap-fit yang dapat ditekuk. Saya mendapatkan hasil terbaik dengan menggunakan FDM (Fused Deposition Modeling). Saya menggunakan bahan seperti PETG, ABS, dan terutama Nylon. Nilon sangat bagus karena kuat, tetapi juga bisa melengkung. Hal ini membuatnya sempurna untuk sambungan snap-fit yang perlu digunakan berkali-kali.

Saya juga sudah mencoba menggunakan pencetakan 3D SLA, yang menggunakan resin. Resin biasa sering kali mudah pecah. Ini membuat bagian yang terlihat bagus dan memiliki banyak detail. Tetapi tidak bagus untuk sambungan snap-fit yang perlu bekerja. Resin ini tidak dapat menahan tekanan dari pembengkokan. Tapi sekarang, ada jenis resin khusus yang fleksibel atau "tangguh". Mereka bertindak seperti plastik seperti ABS. Jika Anda menggunakan SLA, Anda harus memilih resin yang tepat. Saya telah mendapatkan beberapa hasil yang baik dan beberapa hasil yang buruk dengan SLA untuk desain snap-fit saya. Tetapi resin yang keras bisa jadi tidak masalah untuk prototipe.

Bahan yang Anda pilih akan menentukan batasan untuk desain Anda. Desain snap-fit yang bekerja dengan baik pada Nylon mungkin akan langsung rusak jika Anda mencetaknya dengan resin SLA normal. Inilah mengapa saya selalu memilih bahan saya sebelum Saya menyelesaikan desain snap-fit saya. Cara kerja material memberi tahu Anda ketebalan dinding, lebar kantilever, dan bagian penting lainnya dari sambungan snap-fit. Ini adalah langkah yang sangat penting dalam proses desain. Desain yang bagus dan pilihan bahan yang baik bekerja sama untuk membuat sambungan snap-fit yang bagus.

Bagaimana Cara Merancang Sambungan Snap-Fit Kantilever Sederhana?

Oke, mari kita bahas tentang cara melakukannya. Bagaimana sebenarnya Anda mendesain sambungan snap-fit kantilever? Saya akan menunjukkan kepada Anda langkah-langkah sederhana saya dalam perangkat lunak CAD saya. Desainnya memiliki dua bagian penting: lengan kantilever dengan pengait (ini adalah tonjolan) dan tempat untuk mengaitkannya (ini adalah cekungan kawin).

1. Desain Lengan: Ini adalah bagian yang melakukan pembengkokan. Panjang, ketebalan dinding, dan lebar lengan mengontrol seberapa besar lengan dapat ditekuk. Mereka juga mengontrol seberapa besar tenaga yang Anda perlukan untuk menekuknya. Jika lengan lebih panjang dan lebih tipis, maka akan lebih fleksibel. Jika lengannya lebih pendek dan lebih tebal, maka akan lebih sulit untuk ditekuk. Desain Anda harus tepat.
2. Tambahkan Pengait: Pada ujung lengan, saya mendesain pengait kecil, atau lug. Sudut pada bagian depan pengait itu penting. Kemiringan yang mulus, sekitar 30 hingga 45 derajat, membuatnya lebih mudah untuk memasang sambungan snap-fit. Sudut pada bagian belakang pengait menentukan apakah akan sulit untuk dibongkar. Sudut 90 derajat membuatnya dapat dipasang satu kali. Sudut 45 derajat memungkinkan Anda menyatukannya dan membongkarnya.
3. Buat Tangkapan: Pada bagian lainnya, Anda perlu mendesain alur atau slot untuk pengait yang akan diklik. Tempat Anda menaruhnya dan toleransi sangat penting untuk pemasangan yang pas.

Saran saya yang paling penting yaitu, memulai dengan desain dasar, kemudian membuat versi uji-coba. Sebaiknya Anda hanya mencetak bagian yang mudah dipasang terlebih dahulu. Anda bisa membuat bagian uji coba kecil dari file STL Anda untuk melihat kesesuaian dan cara kerjanya. Anda dapat melakukan ini sebelum mencetak seluruh bagian yang besar. Proses pengujian dan perubahan desain ini adalah salah satu bagian terbaik dalam menggunakan pencetakan 3d. Anda dapat menguji dan membuat desain snap-fit Anda menjadi lebih baik dengan sangat cepat.

Apa Praktik Terbaik yang Paling Penting Ketika Merancang Snap-Fit?

Selama bertahun-tahun, saya sudah membuat daftar praktik terbaik untuk merancang sambungan snap-fit yang bagus. Jika Anda mengikuti aturan-aturan ini, ini akan membantu Anda menghindari banyak masalah. Aturan yang paling penting adalah jangan gunakan sudut yang tajam. Sudut yang tajam merupakan titik lemah di mana suatu bagian mungkin akan patah. Anda harus selalu menambahkan fillet atau lengkungan di bagian bawah lengan kantilever, di mana lengan tersebut terhubung ke bagian utama. Fillet ini membantu menyebarkan tekanan dari pembengkokan. Hal ini membuat snap-fit menjadi lebih kuat.

Salah satu praktik terbaik utama saya yang lain adalah mengontrol regangan. Regangan adalah seberapa banyak bahan harus meregang ketika ditekuk. Untuk sebagian besar plastik yang digunakan dalam pencetakan 3D, Anda harus mencoba menjaga regangan di bawah 5%. Anda dapat mengontrol ini dengan desain sambungan snap-fit. Lengan yang lebih panjang akan memiliki lebih sedikit regangan saat menekuk dengan jumlah yang sama. Lengan yang lebih tebal akan memiliki lebih banyak ketegangan. Anda perlu menemukan keseimbangan yang tepat dalam desain snap-fit.

Terakhir, pikirkan tentang seberapa tebal dinding, ketebalan dinding. Ketebalan dinding lengan dan bagian di sekelilingnya harus sesuai dengan bahannya. Ini juga harus sesuai dengan gaya yang diperlukan agar snap-fit dapat bekerja. Dinding yang terlalu tipis bisa pecah. Dinding yang terlalu tebal mungkin tidak bisa ditekuk. Praktik terbaik saat mendesain ini sangat penting. Fillet yang baik mungkin adalah satu hal yang paling membantu untuk desain snap-fit Anda. Hal ini membuat desain Anda jauh lebih kuat. Fillet sangat membantu ketika Anda mendesain snap-fit.

Bagaimana Arah Cetak Mempengaruhi Desain Sambungan Snap-Fit Anda?

Setiap orang yang melakukan pencetakan 3D mempelajari hal ini, biasanya setelah melakukan kesalahan. Cara Anda menempatkan komponen pada pelat rakitan memiliki efek yang sangat besar pada seberapa kuat sambungan snap-fit Anda. Komponen cetak 3d bersifat anisotropik. Ini adalah kata khusus yang berarti lebih kuat di beberapa arah daripada yang lain. Sambungan antara lapisan yang dicetak (dalam arah-z) lemah. Sambungan di dalam lapisan kuat.

Apabila Anda mendesain snap-fit kantilever, Anda harus memastikan lengan panjang yang menekuk dicetak rata pada pelat rangka. Seharusnya tidak mengarah ke atas. Jika lengan dicetak dengan posisi berdiri, maka lapisan-lapisannya akan memanjang. Apabila lengan itu menekuk, gaya akan menarik lapisan yang lemah hingga terpisah, dan snap-fit Anda akan patah. Hal ini sudah sering terjadi pada saya. Ini adalah kesalahan yang mudah dilakukan dalam proses pencetakan. Hal ini bisa merusak desain snap-fit yang bagus.

Jadi, aturan saya mudah saja: Selalu tempatkan sambungan snap-fit sehingga pembengkokan terjadi di sepanjang garis cetakan yang kuat. Anda tidak ingin pembengkokan terjadi pada garis lapisan yang lemah. Ini berarti, balok kantilever snap-fit harus rata dengan alas printer. Perubahan arah pembuatan yang mudah ini dapat membuat sambungan snap-fit yang berfungsi untuk waktu yang lama, alih-alih sambungan yang langsung rusak. Selalu lihat file STL Anda di program slicer untuk memeriksa arah pembuatan sebelum Anda membuat komponen.

Apa Rahasia Mendapatkan Toleransi yang Tepat untuk Sambungan untuk Pencetakan 3D?

Sekarang kita bicara tentang toleransi. Di sinilah keterampilan desain snap-fit menjadi penting. Toleransi adalah ruang yang sangat kecil yang Anda rancang di antara bagian-bagian yang bergerak dalam sambungan snap-fit. Jika ruangnya terlalu kecil, bagian-bagiannya tidak akan pas. Bagian-bagian tersebut mungkin akan patah saat Anda menyatukannya. Jika ruangnya terlalu besar, sambungan snap-fit tidak akan kencang, dan tidak akan tahan lama. Sangatlah penting untuk melakukannya dengan benar.

Rahasia saya adalah membuat cetakan uji coba untuk toleransi. Sebelum saya mendesain snap-fit terakhir untuk produk saya, saya membuat bagian kecil yang memiliki beberapa sambungan snap-fit. Masing-masing memiliki jumlah ruang yang berbeda. Saya mungkin mendesain satu dengan ruang 0,2 mm, satu dengan 0,3 mm, dan satu lagi dengan 0,4 mm. Saya mencetak bagian uji coba ini. Saya menggunakan bahan dan pengaturan printer yang sama dengan yang akan saya gunakan untuk bagian akhir. Kemudian saya bisa merasakannya untuk mengetahui, snap-fit mana yang paling pas. Ini berarti saya tidak perlu menebak-nebak untuk desain saya.

Anda harus ingat bahwa setiap printer 3D sedikit berbeda. Setiap bahan juga sedikit berbeda. Toleransi yang bagus untuk printer FDM dan Nylon saya mungkin tidak bagus untuk printer SLA dengan resin. Anda harus mengujinya untuk printer dan bahan Anda sendiri. Jika Anda meluangkan waktu untuk mendapatkan toleransi yang tepat untuk sambungan pas Anda untuk pencetakan 3d, Anda akan mendapatkan produk yang bekerja jauh lebih baik. Sambungan pas yang bagus memiliki toleransi yang sempurna.

Bagaimana Cara Menghentikan Desain Snap-Fit Saya Agar Tidak Rusak?

Saya sudah berbicara tentang beberapa cara snap fit cetakan 3d bisa patah. Mereka bisa patah di sudut yang tajam atau dari arah pembuatan yang buruk. Tetapi hal yang paling banyak menyebabkan masalah pada sambungan snap-fit yang sering digunakan adalah kegagalan akibat kelelahan. Ini terjadi ketika material menjadi lemah karena telah dibengkokkan berkali-kali. Desain yang baik dapat membantu menghentikan hal ini terjadi. Kuncinya adalah membuat regangan pada material sekecil mungkin selama gerakan menekuk.

Fillet yang bagus di bagian bawah snap-fit adalah cara terbaik untuk mencegah kegagalan. Ini sangat, sangat penting. Lekukan kecil ini membuat sambungan menjadi lebih kuat dan menghentikan titik lemah agar tidak tercipta. Kiat lainnya adalah mendesain sesuatu untuk menghentikannya, sebuah penghenti yang keras. Ini adalah bagian yang menghentikan lengan snap-fit agar tidak terlalu menekuk saat Anda merakitnya. Terlalu banyak menekuknya adalah alasan umum mengapa lengan snap-fit patah saat pertama kali digunakan.

Terakhir, pikirkan tentang berapa banyak tenaga yang diperlukan untuk menutup snap-fit, tenaga yang diperlukan. Jika terlalu keras untuk mendorongnya, Anda memberikan terlalu banyak tekanan pada komponennya. Snap-fit yang baik harus menutup dengan dorongan yang tidak terlalu keras, dan bunyi "klik" yang bagus. Jika Anda merasa bahwa snap-fit ini bisa patah, kemungkinan desain Anda terlalu kaku. Anda mungkin perlu membuat lengan snap-fit lebih panjang atau lebih tipis. Satu-satunya cara untuk mengetahuinya adalah dengan menguji prototipe Anda. Desainnya harus cukup kuat untuk bekerja.

Dapatkah Anda memberi saya beberapa contoh Desain Snap-Fit yang bagus?

Menurut saya, melihat contoh adalah cara terbaik untuk belajar. Salah satu proyek yang paling saya sukai adalah wadah khusus yang saya buat untuk beberapa barang elektronik. Saya membutuhkan penutup yang bisa membuka dan menutup dengan mudah. Saya menggunakan desain snap-fit kantilever. Saya memastikan untuk menambahkan fillet besar di bagian bawah lengan snap-fit. Saya mencetaknya dengan PETG, yang merupakan bahan yang mudah ditekuk. Saya menempatkan bagian itu sehingga lengan snap-fit dicetak rata. Tutup yang saya buat telah dibuka berkali-kali dan masih berfungsi dengan baik.

Contoh lainnya adalah satu set laci yang saling menyatu yang saya rancang. Untuk menyambungkan laci, saya menggunakan sambungan pas berbentuk U. Desain ini memberi saya sambungan yang sangat kuat sehingga saya tidak perlu sering membongkarnya. Menyatukannya sangat mudah. Saya hanya mendorongnya hingga mengeluarkan bunyi "klik". Desain ini bagus karena gaya disebarkan ke area yang lebih luas. Proyek ini merupakan contoh yang bagus tentang bagaimana Anda bisa menggunakan berbagai jenis snap fit untuk kebutuhan yang berbeda-beda. Desain sambungan snap-fit ini sukses besar.

Proyek-proyek ini berhasil karena saya menggunakan semua ide bagus yang telah saya bicarakan. Saya tahu apa yang ingin saya lakukan. Saya memilih bahan yang tepat. Saya berhati-hati dengan detail-detail kecil dalam desain, seperti fillet dan toleransi. Saya juga memikirkan tentang proses pencetakan 3d. Cara melakukan sesuatu ini membantu memastikan sambungan snap fit Anda untuk pencetakan 3d akan bekerja dengan baik. Proyek pencetakan 3d terbaik sering kali menggunakan snap-fit yang cerdas.

Important Things to Remember

Berikut ini adalah hal-hal terpenting yang perlu diingat dari pengalaman saya ketika Anda mendesain sambungan snap-fit berikutnya:

• Selalu Tambahkan Fillet: Tambahkan tepi melengkung (ini adalah fillet atau radius) di bagian bawah lengan snap-fit Anda agar tidak patah saat ditekuk. Ini adalah bagian terpenting dari desain snap-fit yang kuat.
• Pikirkan Tentang Materi Anda: Pilihlah bahan yang cukup lentur untuk dipasang dengan mudah, seperti PETG, ABS, atau Nilon. Jangan gunakan bahan yang mudah patah, seperti resin SLA standar, kecuali jika itu adalah resin khusus yang "keras" atau fleksibel.
• Perhatikan Arah Cetak: Pastikan bagian snap-fit yang menekuk dicetak rata (rata pada pelat cetak). Hal ini memastikan gaya tekukan berjalan di sepanjang garis cetakan yang kuat, bukan pada sambungan yang lemah di antara lapisan.
• Buatlah Bagian Uji Coba Terlebih Dahulu: Sebelum Anda membuat bagian terakhir, buatlah bagian uji coba kecil yang hanya memiliki sambungan snap-fit. Dengan demikian, Anda dapat memeriksa toleransi dan melihat bagaimana rasanya dan cara kerjanya.
• Ingatlah Toleransi: Jarak di antara berbagai komponen sangatlah penting. Toleransi 0,2 mm hingga 0,4 mm adalah tempat yang baik untuk memulai, tetapi Anda harus melakukan tes untuk melihat, apa yang terbaik untuk printer dan bahan Anda.