3D 프린팅 인서트

적층 가공에는 다음과 같은 많은 이점이 있습니다. 스레드와 같은 복잡한 형상 또는 단일 인쇄로 부품 세트를 인쇄합니다. 그러나 후자의 경우 나사산 디자인은 플라스틱으로 만들어지기 때문에 변형되어 치수를 잃거나 파손될 수 있기 때문에 정기적인 조립 가능성이 있도록 만들어지지 않습니다.

3D 프린팅 세계에서 특정 유형의 부품을 제조하려는 경우 제거 가능한 부품을 만들거나 대용량 요소를 영구적으로 결합하기 위해 강력한 조인트를 사용해야 하는 경우가 많습니다.

전통적인 기술을 사용하여 제조된 기계 부품은 적층 제조 부품의 지원이 됩니다. 특히 부품 결합의 경우 인서트가 특히 주목할 만합니다.

삽입이란 무엇인가요?

프린트 중간에 너트를 넣는 대신 금속 인서트를 사용할 수 있습니다. 금속 인서트는 나사산 연결이 가능한 부품을 제공하기 위해 구멍에 삽입되는 나사식 패스너입니다.

이미지 1:삽입. 출처:Filament2print.

최적의 인서트 유형을 선택할 때 고려해야 할 두 가지 핵심 요소는 풀아웃 저항과 비틀림 저항입니다.

• 풀아웃 저항은 나사를 조일 때 인서트가 하우징 밖으로 빠지는 저항입니다. 인서트 길이를 늘려서 늘릴 수 있는 값입니다.

• 회전에 대한 저항은 나사를 조일 때 인서트가 회전하는 반대입니다. 이 경우 인서트 직경이 클수록 부품에 클램핑되는 표면적이 더 많아지므로 토크 용량이 커집니다.

일반적으로 인서트의 직경 및 크기와 같은 요소가 고려됩니다. (제조업체의 기술 데이터 시트를 참조해야 함). 그리고 인서트와 설치가 수행될 플라스틱의 재료. 금속, 목재, 플라스틱 등 모든 유형의 재료에 설치할 수 있는 다양한 인서트가 있습니다. 인서트 제조에서 가장 일반적인 재료는 황동이지만 스테인리스 스틸(내식성) 또는 알루미늄(가벼운 무게)과 같은 다른 재료도 등장하고 있습니다.

FDM의 경우 (열가소성 소재로 제조하는 경우) 거의 모든 인서트가 적합합니다. 그러나 SLA에 따라 제조하는 경우 (열경화성 재료를 사용하므로 일단 인쇄되면 열이나 압력에 의해 변형될 수 없음) 셀프 태핑 또는 헬리코일 인서트만 설치할 수 있습니다.

FDM에서 거의 모든 유형의 재료로 만들어진 인서트를 사용할 수 있다는 사실에도 불구하고 이 인서트를 배치하는 절차는 항상 SLA 부품보다 더 문제가 될 것임을 강조하는 것이 매우 중요합니다. 이는 부품의 비등방성 때문입니다. 즉, 냉간 배치된 인서트를 마주했을 때 압력이 부품이 박리되는 정도입니다.

많은 유형의 삽입물이 있으며 일반적인 분류는 삽입 형태에 따라 다릅니다.

삽입 유형

열 삽입: 히트 인서트는 저온에서 녹는 열가소성 재료와 함께 사용됩니다. 사용 방법은 매우 간단하며 납땜 인두 또는 기타 열원(Modifi3D Pro)만 있으면 열 전달을 통해 인서트가 접촉하여 가열됩니다. 이러한 유형의 인서트를 배치하려면 직경이 인서트의 외부 직경보다 약간 작은 부품에 구멍이 있어야 합니다. 삽입 도구를 사용하고 압력을 조절하여(구멍 주변의 부품을 녹일 수 있기 때문에) 삽입물을 구멍 가장자리 위로 눌러 플라스틱을 팽창시킵니다. 인서트는 냉각되면 플라스틱 섬유 사이에 갇히게 됩니다. 부품과 인서트의 두 모서리가 같은 높이에 있으면 인서트가 올바른 위치에 있게 됩니다. 이 유형의 인서트를 올바르게 배치하면 15kg의 인장 강도와 2.5kg의 비틀림 강도를 달성할 수 있습니다. 또한 히트 탭 인서트는 양쪽 구멍이 열려 있어 관통 구멍으로 간주할 수 있습니다. 즉, 탭핑할 나사가 인서트 자체의 길이보다 더 깊게 삽입되어야 하는 경우에도 인서트 길이가 제한되지 않습니다.

이미지 2:가열 인서트. 출처:Filament2print.

압력 :압력 인서트 또는 리벳에는 리벳과 동일한 직경의 구멍이 필요합니다. 다른 리벳과 마찬가지로 압축 도구를 사용하여 제자리에 누르기만 하면 되기 때문에 설치가 매우 간단합니다. 앞의 경우와 마찬가지로 두 모서리가 같은 높이에 있으면 인서트가 올바른 위치에 있게 됩니다. 부품이 구멍 근처에서 찌그러질 수 있으므로 설치하는 동안 인서트를 적절하게 눌러야 한다는 점에 유의하는 것이 매우 중요합니다.

셀프 스레딩 :매우 높은 온도에서 녹거나 가열 시 안정적인 거동을 보이지 않는 SLS 및 수지 3D 프린팅에 사용되는 특정 재료의 경우 셀프 스레딩 인서트가 이상적입니다. 부품에 쉽게 설치할 수 있는 내부 및 외부 나사가 특징인 이 인서트는 ensat 유형 나사 가공 도구를 사용하여 배치됩니다. 부품은 인서트와 동일한 공칭 직경을 가진 구멍으로 제조되어야 합니다. 이러한 인서트는 설치될 때 플라스틱에 나사산을 생성하여 열 인서트에 비해 훨씬 더 큰 응력을 받을 수 있는 어셈블리가 되기 때문입니다. 또한 이 인서트는 내마모성과 열악한 환경에 매우 강한 소재인 스테인리스 스틸로 제작되었습니다.

이미지 3:셀프 태핑 인서트 및 도구. 출처:Filament2print.

헬리코일 :셀프 태핑 인서트와 마찬가지로 헬리코일 인서트도 2개의 나사산을 가지며 동일한 기능을 합니다. 공작물의 구멍은 선택한 헬리코일의 표준에 따라 치수를 지정해야 합니다. 인서트를 끼우려면 먼저 탭을 사용하여 구멍에 나사산을 생성한 다음 공구를 사용하여 설치해야 합니다. 마지막으로 설치 도구의 멈춤 역할을 하는 인서트 하단의 작은 플랜지가 끊어집니다. 이 인서트가 저렴하지 않은 것은 사실이지만 외관과 실용성은 뛰어납니다.

권장 사항

구멍의 직경과 관련하여 부품을 인쇄할 때 3D 디자인과 부품 사이에 치수 변화가 있을 수 있으므로 구멍을 설계할 때 고려해야 합니다. 허용 오차를 적용해야 합니다. 또한 구멍은 나사 돌출부의 추가 길이를 고려하여 인서트를 설치할 수 있을 만큼 충분히 길어야 합니다. 디자인과 관련하여 고려해야 할 또 다른 사항은 벽 두께입니다. 구멍을 가공할 때 부품의 채우기에 들어가지 않도록 충분히 높은 값을 적용하십시오.

이미지 4:열에 의한 인서트 삽입. 출처:Markforged.

설치 측면에서 위치 및 작동 속도와 같은 특정 측면을 보장하는 것이 매우 중요합니다. 인서트가 가능한 한홀 중앙에 있고 수직인지 항상 확인하십시오. . 이는 열, 압력 또는 나사산 삽입물에 적용됩니다. 삽입물을 삽입하면 나사산이 교차하고 나사산이 손상되거나 이후에 연결 나사가 잘못 삽입될 수 있기 때문입니다. 부품이 플라스틱으로 만들어지고 인서트가 금속 요소라는 점을 명심하십시오. 금속의 경도가 인쇄된 부품을 손상시킬 수 있기 때문에 설치 속도에 영향을 미칩니다. 그렇기 때문에 홀의 벽이 손상되지 않도록 속도를 조절해야 할 것입니다.

아시다시피 3D 프린팅은 완전히 진화하고 있으며 이와 같은 솔루션은 더 복잡한 부품을 얻을 때 차이를 만들고 업계의 요구에 더 정확하게 대응하는 솔루션입니다.