3D 인쇄 가구:조립 단순화

가구 제작은 일반적으로 목공에서 발견되는 용어로, 기하학적으로 구속하여 두 개의 나무 조각을 결합하는 관행을 나타냅니다. 좋은 가구 제작은 못이나 나사와 같은 패스너의 도움이 거의 또는 전혀 없이 강력한 연결을 제공합니다. 가구 제작은 덜 복잡한 조립 프로세스와 강력한 연결을 보장하기 때문에 유용합니다. 그러나 일반적으로 설계하고 만드는 데 시간이 걸리는 복잡한 모양이 필요한 반면 볼트와 나사에는 구멍과 대량 제조 패스너만 있으면 됩니다.

3D 프린팅은 복잡한 형상을 프린팅하는 것이 종종 블록을 프린팅하는 것보다 더 비싸지 않기 때문에 제조 방법으로서 흥미로운 위치에 있습니다. 대신, FDM 인쇄는 재료 속성과 층을 만드는 과정에 의해 제한됩니다. 따라서 3D 프린팅을 위한 설계에는 새로운 사고방식이 필요하며, 이러한 사고방식의 일부는 3D 프린터의 기하학적 자유를 활용하여 최종 조립의 복잡성과 비용을 줄이는 것입니다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 목공 및 사출 성형을 위해 발명된 가구 제조법을 살펴보고 이를 3D 인쇄의 제약 조건에 적용하는 것입니다. 이 블로그에서는 도브테일 및 스냅 맞춤과 같은 간단한 조인트를 활용하여 인쇄된 디자인을 개선하고 몇 가지 예를 추가하는 방법에 대해 설명합니다.

더브테일

두 부분을 구속할 때 많은 사람들이 직각으로 생각합니다. 이것은 특히 기계 가공에 대해 생각할 때 효율적입니다. 직각은 일반적으로 홀수 각도보다 훨씬 쉽고 빠르며 설정이 적고 특수 비트 또는 인덱싱 테이블이 필요하지 않습니다. 그러나 3D 프린터의 경우 더브테일과 직선 벽은 모두 동일합니다. 추가 노력 없이 다른 자유도를 제한할 수 있습니다. 이것은 슬라이딩 어셈블리를 원하든 패스너가 없는 T-조인트를 원하든 모든 곳에서 편리합니다.

각도로 생각할 때 확립된 더브테일 모양이 유일한 적용은 아니라는 점을 명심하십시오. 위에 표시된 두 부분으로 구성된 슬라이딩 상자는 더브테일과 동일한 구속을 달성하지만 측면이 각진 판처럼 보입니다. 이렇게 하면 상자의 다른 절반과 함께 쉽게 미끄러질 수 있으며 끝 부분에 딸깍 소리가 나는 작은 멈춤쇠가 있습니다. 이 모양은 대부분의 다른 방법으로 제조하기가 매우 어려울 것이지만 지지 재료 없이 Mark Two에 인쇄되었으며 첫 번째 시도에서 뛰어난 핏과 표면 마감을 달성했습니다.

복합소재 디자인 가이드 확인

더 자세히 살펴보면 일반적으로 각진 형상이 3D 인쇄에 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 아래 왼쪽에 표시된 것처럼 옆으로 V 프로파일을 인쇄하면 가공하기는 어렵지만 인쇄하기는 쉬운 제약 조건이 생성될 수 있습니다. 한편, 오른쪽 그림과 같이 기존의 텅 앤 그루브 조인트는 돌출부가 생성되기 때문에 대부분의 프린터에서 만들기 어렵습니다. 이 돌출부로 인해 치수 정확도가 좋지 않고 바닥면이 제대로 지지되지 않으므로 가능하면 피해야 합니다.

스냅 핏

사출 성형 부품을 저렴하게 결합하기 위해 일반적으로 사용되는 방법은 스냅 핏을 사용하는 것입니다. 이들은 금형 제작의 기하학적 제약 조건 내에서 유지되고 탄성적으로 변형된 다음 모양으로 되돌아가는 플라스틱의 능력을 사용하기 때문에 플라스틱에 좋은 모양입니다. 스냅 핏은 플라스틱용으로 설계되었기 때문에 XY 평면에서 3D 프린팅에 쉽게 채택됩니다. 대부분의 3D 프린터 사용자는 데스크탑 FDM 프린터로 인쇄된 개체가 레이어 간 경계로 인해 X 및 Y보다 Z축(제작판 바깥쪽을 가리킴)을 따라 인장 실패에 훨씬 더 취약하다는 것을 알고 있습니다. 스냅 핏은 일반적으로 (클립의 굽힘 모멘트를 줄이기 위해) 얇은 단면을 가지므로 3D로 인쇄된 스냅 핏은 반복 사용 후 절단될 위험이 없도록 제작판에 "눕혀서" 인쇄해야 합니다.

이 다이어그램은 인쇄된 스냅 맞춤 레이어의 과장된 시각화를 보여줍니다. 수직으로 인쇄할 때(왼쪽 그림) 스냅 맞춤을 편향시키는 힘도 레이어 사이에 장력을 가해 끊어질 가능성이 훨씬 더 높아집니다. 뒷면에 인쇄된 스냅 핏은 확실히 더 강하지만 여전히 치아와 팔 사이에 전단면이 있습니다. 옆으로 눕혀서 인쇄하지만(오른쪽 그림), 스냅 핏은 단면 내에 레이어 경계가 없어 더 예측 가능한 강도를 제공합니다. 그리고 스냅 핏이 충분히 큰 경우 측면에 인쇄하면 섬유가 치아로 라우팅되어 Markforged 부품의 전체 강도를 활용할 수 있습니다. 이 동일한 규칙이 기어 톱니, 래칫 톱니 및 상당한 하중을 유지해야 하는 기타 돌출부에도 적용됩니다.

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또한 스냅 맞춤은 응용 프로그램에 따라 다양한 형태를 취할 수 있으며 스냅 맞춤의 디자인과 방향은 프로젝트에 따라 변경될 수 있습니다. 특히 3D프린터에서 나오는 스냅핏은 두께나 몰드 모양에 제약을 받지 않아 어디에 놓을지 창의력을 발휘할 수 있습니다(아래 참조). 프린터를 사용하면 프로토타입을 빠르고 쉽게 만들 수 있으므로 최종 모양을 결정하기 전에 몇 가지 기하학을 시도하십시오.

합치기:폰 홀더

슬라이딩 핏과 스냅 메커니즘을 보여주기 위해 Mark Two의 후드 위에 걸고 2.5인치에서 4인치 너비의 모든 휴대폰을 고정할 수 있는 이 휴대폰 홀더를 설계했습니다. .

이 전화 홀더는 3개의 부품, 2개의 인터페이스로 구성되어 있습니다. 이러한 인터페이스 중 하나는 힌지 역할을 하는 비틀림 조인트입니다. 더브테일처럼 보이지는 않지만 동일한 목적을 수행합니다. 보완 각도 덕분에 쉽게 인쇄할 수 있는 슬라이딩 핏이 가능합니다.

다른 인터페이스는 각진 벽(떨어지는 것을 방지하기 위해)과 홀더의 너비를 설정하는 톱니가 있는 선형 래칫처럼 작동합니다. 이것은 다른 대부분의 방법으로 기계를 만드는 데 매우 어려운 인터페이스이지만 인쇄하는 것은 매우 쉽고 빨랐습니다!

공차에 대한 참고 사항

모든 것과 마찬가지로 가구 제작에는 허용 오차 범위 내에서 설계해야 합니다. Mark Two 복합 3D 프린터에서 대부분의 일반적인 목적을 위해 각 벽 사이의 0.08mm 간격(직경 0.16mm)은 두 조각이 일관되게 슬라이딩 핏을 달성할 수 있도록 하기에 충분합니다. 표면 중 하나가 지지 재료에 의해 지탱되는 경우 간격을 0.15mm 정도로 높이십시오. 물론 3D 프린팅된 부품은 매우 다양한 경향이 있으므로 단위 테스트 및 프로토타입을 통해 원하는 핏을 달성해야 합니다.

이것은 가구 제작을 염두에 둔 디자인이 3D 프린터에 더 간단하고 더 적합한 디자인으로 이어질 수 있다는 작은 예일 뿐입니다. 인쇄하기에 좋은 조인트를 찾으면 @MarkForged로 트윗하여 디자인을 공유하십시오!