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MMF #5:3D 인쇄 부품에 구성 요소를 삽입하기 위한 가이드

Markforged 기계 기능[MMF]은 Markforged 프린터를 사용한 복합 강화 3D 인쇄를 위한 일반적인 기존 엔지니어링 부품 및 기계 기능을 설계하기 위한 모범 사례를 자세히 설명하는 일련의 블로그 게시물입니다.


지난 주에 우리는 산업용 3D 프린팅 부품 내에서 강력한 연결을 위한 방법으로 너트를 오버프린팅하는 방법을 살펴보았습니다. 이 게시물에서는 한 단계 더 나아가 부품의 다른 구성 요소에 다른 재료가 필요할 때 다중 재료 부품을 설계하기 위해 중복 인쇄를 사용합니다. 간략한 개요로, 중복 인쇄 프로세스는 매우 간단합니다. 인쇄를 시작하고 중간에 일시 중지하고 구성 요소를 3D 인쇄 작업에 삽입한 다음 인쇄를 재개하면 포함된 구성 요소 위에 3D 인쇄가 가능합니다.


이것은 3D 프린팅된 부품에 내장된 전자 부품과 함께 보다 통합된 제품을 개발하는 데 사용할 수 있으며 원하는 재료 특성을 위해 동일한 구성 요소에 두 개의 재료가 필요한 경우에 사용할 수 있습니다. 대량 배치에 투입하기 전에 더 비싼 제조 공정으로 만들 부품의 프로토타입을 만드는 데 사용됩니다. 이 게시물을 위해 맞춤형 턱과 인체공학적 그립이 있는 3D 인쇄 플라이어 한 쌍을 설계했습니다.


이 펜치의 경우 바디는 뻣뻣하지만 편안한 그립을 원했습니다. 오닉스는 그립이 약간 거칠지만 꽤 뻣뻣합니다(특히 섬유 보강재 사용). 그래서 오닉스와 유리 섬유를 사용하여 플라이어 본체와 플라이어 턱과 편안하고 견고한 나일론 3D 프린팅 그립을 3D 프린팅했습니다.


중복 인쇄를 위한 설계는 기본적으로 조립을 위한 설계에서 분기됩니다. 구성 요소를 쉽고 빠르게 조립할 수 있는 방법은 무엇입니까? 인쇄 중간에 구성 요소를 포함하고 있고 프린터에 인쇄할 평평한 표면이 필요하고 프린트 헤드가 포함되는 부품과 교차하지 않아야 하기 때문에 중복 인쇄를 위한 설계는 좋은 캐비티를 설계하는 것으로 귀결됩니다. 여기에 부품이 내장된 모델링 및 3D 프린팅에 대한 가이드가 있습니다.


공허 설계:


중복 인쇄를 위해 디자인할 때 앞서 언급했듯이 빈 공간에 부품을 포함하게 됩니다. 부품 설계를 시작할 때 부품을 올바르게 포함하려면 이 사실을 알아야 하므로 처음부터 부품이 인쇄될 면에 대해 생각해야 합니다. 이 부분은 펜치 한쪽의 본체를 그립에 끼워넣고 싶습니다. 이 모든 부품은 3D로 인쇄되지만 이 경우에는 그립만 있으면 됩니다. 부품을 중복 인쇄하는 경우 인쇄된 조각에 완전히 맞도록 부품이 필요할 수 있습니다. 또는 이 플라이어 세트의 경우와 같이 부품의 일부만 배치하고 싶을 수 있습니다. 이 경우 리브가 필요합니다. 또는 아래와 같이 부품을 구속된 상태로 유지하기 위한 다른 종류의 기능입니다.


보이드를 생성하려면 3D 인쇄할 부품과 포함할 부품 모두에 대한 우수한 CAD 모델이 필요합니다. 그런 다음 보이드를 생성하는 것은 부울 연산을 생성하는 것처럼 간단합니다. 3D에서 포함할 부품 빼기 인쇄된 부분. 임베딩하는 부품에 모깎기 또는 모따기된 상단 가장자리가 있는 경우 3D 프린팅 중인 부품에서 해당 기능을 제거해야 합니다. 평평한 천장이 필요합니다.


CAD에서는 빌드 플레이트 또는 압출기 헤드와 교차할 내장 부품의 기능도 확인해야 합니다. 임베딩하는 부품의 섹션이 캐비티 위로 돌출되면 제작판이 부딪힐 가능성이 있습니다. 이를 고려하여 삽입하는 부품의 상단 표면이 평평한지 확인하거나 압출기가 압출기 헤드에 부딪힐 가능성이 없을 정도로 충분히 멀리 떨어져 있는지 확인해야 합니다. 영점 조정 및 전위 검사를 포함한 압출기 헤드. Mark Two 복합 3D 프린터에서 플라스틱 노즐은 프린트 헤드 전면에서 약 35mm 떨어져 있으므로 내장된 부품의 특징이 그보다 더 가까이 있으면 프린트 헤드에 부딪힐 수 있습니다. 내장된 부품이 프린터 앞쪽으로 돌출되어 있는지 확인합니다. 측면이나 후면에서 튀어나온 경우 프린트 헤드가 0으로 설정되고 전위 검사를 실행하는 방식 때문에 프린트 헤드가 부딪힐 가능성이 더 높습니다. 예를 들어, 내가 디자인한 플라이어에서 턱은 그립이 인쇄될 평평한 것보다 더 높게 올라왔습니다. 죠는 압출기 헤드를 치우기 위해 35mm를 약간 넘는 간격으로 배치되었습니다.


3D 인쇄된 부품을 설계할 때 기억해야 할 정말 중요한 단계는 공차를 고려하는 것입니다. 부울 연산을 수행한 후에는 이 부분이 일시 중지될 레이어와 동일한 표면을 얻을 수 있도록 모든 면에서 약 0.08mm만큼 각 면을 오프셋해야 합니다. 이것은 캐비티의 벽에도 적용됩니다. 캐비티가 너무 작아서 캐비티 내부에 부품을 맞출 수 없다면 새 것을 인쇄하지 않는 한 고칠 수 없습니다! 유감스럽게 생각하는 것보다 안전하고 캐비티를 약간 크게 디자인하는 것이 좋습니다.


상단 표면이 이상한 형상인 경우 포함된 부품의 상단 표면에 형성되는 안전한 맞춤을 보장하기 위해 캐비티에 추가할 보조 인서트를 설계해야 합니다. 이 프로세스는 지난 주 내 임베디드 너트 블로그 포스트 후반부에 설명되어 있으며 다른 구성 요소에 대해서도 똑같은 프로세스를 구현할 수 있습니다. 이 작업을 수행하지 않으려는 경우 이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 삽입된 부품 위에 캐비티의 천장을 기울이는 것입니다. 그러나 이는 형상에 따라 구성 요소가 3D 인쇄된 부품 내에서 느슨해질 수 있음을 의미합니다.


보통 덧인쇄용으로 디자인할 때 받침재를 사용하지 않으려고 합니다. 그러나 어떤 경우에는 설계에 필요하며 문제가 되지 않습니다. 내장된 구성요소에 배치하기 전에 지지 재료를 캐비티에서 쉽게 제거할 수 있습니다.


아이거에서 일시 중지 추가:


Eiger의 내부 보기 메뉴에서 선택한 레이어 다음에 일시 중지를 쉽게 추가하여 부품을 3D 인쇄 구성 요소에 쉽게 포함할 수 있습니다. 캐비티 지붕이 인쇄를 시작하기 직전에 레이어를 찾아 "레이어 후 일시 중지"를 클릭합니다. 해당 레이어에서 일시 중지에 걸리는 시간을 확인하고 이를 사용하여 인쇄물을 체크인할 시기를 결정할 수 있습니다. 일.


부품에 지지 재료가 필요하지 않은 경우 지지를 끄는 것이 좋습니다. 하지만 그렇게 하면 괜찮습니다! 나중에 설명하겠지만 제거할 수 있습니다.


제작판에 부품을 배치할 때 부품의 접근성을 염두에 두십시오. 부품을 빠르게 삽입하고 인쇄를 재개할 수 있기를 원할 것이므로 부품을 쉽게 찾을 수 있도록 방향을 지정합니다. 이 부분은 플라이어 본체에 쉽게 끼울 수 있도록 전면을 끝까지 배치했습니다.


부품 추가:


프린트에 부품을 추가할 때는 타이밍과 속도가 관건입니다. Markforged 프린터는 FFF(Fused Filament Fabrication) 기계이므로 플라스틱을 가열, 압출 및 냉각합니다. 식으면 약간 줄어들며, 인쇄가 충분히 오랫동안 일시 중지되면 해당 평면에서 레이어 접착력이 훨씬 약해질 수 있습니다. 인쇄 작업에 부품을 배치할 때 이러한 위험을 줄이기 위해 가능한 한 빨리 수행하려고 합니다. Eiger를 사용하면 프린터가 일시 중지되는 시점을 예상할 수 있으므로 정시에 나타나 프린터가 일시 중지될 때를 대비할 수 있습니다. 앞서 설명했듯이 설계의 다른 기능으로 인해 지원 자료가 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 이 그립에는 복잡한 바닥 표면이 있기 때문에 지지대가 필요합니다. 제 경우에는 내가 설계한 빈 공간이 지지대로 채워지지만 문제가 되지 않습니다. 이런 일이 발생하면 부품을 삽입하기 전에 잡아당길 수 있습니다.


이제 부품을 인쇄물에 넣을 차례입니다. 이것이 공차가 중요한 이유입니다. 포함된 구성 요소가 완벽하게 평평하거나 인쇄가 일시 중지된 레이어보다 약간 아래에 있는지 확인해야 합니다. 약간 올리면 프린트 헤드가 내장된 구성 요소에 걸리고 전체 인쇄물이 엉망이 되거나 구성 요소 위에 인쇄하려고 할 때 필라멘트가 걸립니다.


Markforged 3D 프린터에서 인쇄가 일시 중지되면 프린트 헤드가 방해를 받지 않고 이동하므로 프린터에서 빌드 플레이트를 쉽게 제거하고 부품을 추가할 수 있습니다. 운동학적으로 결합된 제작판을 사용하면 계속하고 싶을 때 프린트 베드가 제자리에 바로 고정됩니다.


Markforged 3D 인쇄 부품이 아닌 구성 요소를 추가하는 경우 부품의 상단 표면에 접착제 층을 추가해야 합니다. 이 접착제는 일반적으로 제작판 접착을 돕기 위해 프린트 시작 시 제작판에 붙이며, 이 맥락에서 우리는 똑같은 이유로 이것을 사용하고 있습니다. 나일론이 부품의 상단 표면에 더 잘 붙을 것입니다.


그리고 이 중 두 개를 인쇄하고 접합부에 작은 핀을 끼우고 나면 이제 사용자 지정 가능하고 교체 가능한 턱과 인체 공학적 그립이 있는 3D 인쇄 플라이어 한 쌍이 생겼습니다!


직접 만들고 싶다면 다음 파일이 있습니다.


플라이어 및 핀 MFP(오닉스 및 유리 섬유 필요)


MFP 그립(나일론 필요)


맞춤형 JAW MFP(나일론 필요)


플라이어 STL


핀 STL


그립 STL


커스텀 죠 STL


기타 애플리케이션:


다른 방법으로는 생성할 수 없는 완전히 통합된 어셈블리를 생성할 수 있기 때문에 중복 인쇄의 적용 범위는 매우 광범위합니다. 이 예는 인체공학적 그립을 생성하기 위해 구성요소의 섹션을 포함하는 것을 나타내지만 전체 구성요소를 포함할 수도 있으며 동일한 규칙이 적용됩니다. 예를 들어, 결국 오버몰딩될 부품의 프로토타입을 만들거나 통합 전자 기계 시스템을 위해 전자 장치가 내장된 부품을 생성할 수 있습니다. 숨겨진 너트 또는 베어링을 3D 인쇄된 부품에 포함하거나 단일 플라스틱 압출기 3D 프린터로 다중 재료 빌드를 생성할 수 있습니다. 3D 인쇄된 부품에 구성 요소를 중복 인쇄하고 포함하는 것을 시도했다면 Twitter, Instagram 또는 Facebook에서 공유해 주세요!


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