Rosqueamento de peças impressas em 3D: como usar o calor

Podemos tornar nossas peças impressas em 3D ainda mais capazes quando começamos a misturá-las com algumas "vitaminas mecânicas" essenciais. Ao combinar impressões com parafusos, porcas, fixadores e pinos, obtemos um rico ecossistema para a fabricação de mecanismos com recursos além do que poderíamos simplesmente imprimir sozinhos.

Hoje gostaria de compartilhar algumas dicas sobre uma das minhas técnicas favoritas de impressão 3D funcional: adicionar inserções termofixadas. Como alguém que os instala manualmente em peças de plástico há anos, acho que muitos guias ignoram alguns detalhes do processo cruciais para obter resultados consistentes.

Não cometa erros; já existem alguns guias de inserção [1, 2]. (Na verdade, encorajo você a procurar lá primeiro para um bom salto inicial.) Ao longo dos anos, porém, adicionei meu próprio movimento de finalização (nada exótico ou difícil), que chamo de Técnica de Pressão de Placa que me dá uma grande aumento na consistência.

Junte-se a mim abaixo enquanto preencho as lacunas de conhecimento (e algumas literais também) para mandá-lo de volta ao laboratório equipado com uma técnica que sempre fornecerá inserções perfeitamente ajustadas.

As pastilhas termofixadas são peças de estoque que adicionam roscas a uma peça feita de um termoplástico. Como a impressão 3D depende do vazamento de plástico dos bicos, literalmente todos os materiais impressos em 3D se encaixam na definição de termoplástico - então todos funcionarão! No que diz respeito às técnicas de correspondência, é quase como se essas inserções fossem feitas uma para a outra! (Infelizmente; eles não eram, mas felizmente o plástico de moldagem por injeção tornou essas peças uma mercadoria.)

As pastilhas termofixadas funcionam suavizando o material circundante à medida que são instaladas. Depois de instalada, a remoção da fonte de calor faz com que esse plástico fundido se solidifique novamente em torno do recurso recartilhado das inserções, mantendo-o no lugar. Vamos pensar nesse processo em termos de transferência de calor. Os orifícios de instalação são menores do que os próprios insertos (eles são subdimensionados), portanto, não podemos instalar os insertos manualmente. Em vez disso, primeiro aquecemos o inserto e depois conduzimos esse calor para o material circundante, de modo que o furo se deforme, acomodando o formato maior do inserto.

À medida que o tempo passa, o calor é transferido da ferramenta de inserção, através da inserção do contato da área de superfície e, finalmente, para fora em nossa peça impressa em 3D, onde se dissipa. Quanto mais tempo for gasto inserindo a peça, mais tempo o calor terá para se deslocar para dentro da peça, onde poderá deformar as áreas circundantes da peça. Na fabricação em larga escala, esse processo é feito por máquina. No entanto, em nosso caso, estamos instalando manualmente, portanto, precisamos manter nosso tempo em mente. Por fim, não se esqueça de que, ao instalar o inserto, estamos deslocando o plástico derretido para abrir espaço para o inserto aquecido. Esse plástico deslocado precisa ir para algum lugar e geralmente acaba amassado na parte inferior da inserção.

Nossas ferramentas não precisam ser caras. Eu uso uma "ponta de instalação" de inserção combinada com um ferro de solda econômico de 40W da Amazon sem nenhum controle de temperatura. Essas "pontas de instalação" não são particularmente especiais, mas, ao contrário das pontas do ferro de solda, elas não são cônicas. O uso de uma ponta sem cone facilita a remoção da ponta depois que o inserto é instalado.

Você pode encontrar inserções em McMaster-Carr (pn: 92160a115) ou em Tindie. (Admito que uso o McMaster-Carr para pastilhas 4-40 e M2.5, mas também com pastilhas M3, M4 e M5 sem problemas!)

Eu desencorajo fortemente o uso de uma ponta de ferro de solda de baunilha pelo seguinte motivo. A maioria dessas pontas é cônica. Se usarmos uma ponta cônica de ferro de solda, corremos o risco de prender a ponta do ferro no inserto. Lembre-se: o metal se expande quando esquenta e se contrai quando esfria. À medida que instalamos o inserto de metal na peça impressa, estamos dissipando o calor do inserto para a peça, fazendo com que o inserto aquecido esfrie um pouco e também se contraia ao redor da ponta do ferro. O resultado líquido é que, quando tentamos puxar a ponta do ferro, o inserto vem junto! Imagino que esse cenário seja semelhante a uma armadilha de dedo chinesa.