Robottitiimi saa hyvän prototyypin tulostimesta. Kolmannella tai neljännellä purkukerralla koteloon ilmestyy klipsi, ruuvinreikänauhat tai halkeama. Erä on painettava uudelleen. Useimmissa tapauksissa tulostin ei ole todellinen syyllinen. Robotin osien 3D-tulostusmateriaaleja ei yksinkertaisesti valittu toistuvaan kokoamiseen ja purkamiseen.
Tässä oppaassa tarkastellaan, mitkä materiaalit todella selviävät toistuvasta käsittelystä, kysymyksiä, joita kannattaa kysyä ennen kuin teet päätöksen, ja suunnittelun yksityiskohtia, jotka tekevät eron kestävän ja aikaisin epäonnistuvan osan välillä.
Miksi 3D-tulostettujen osien toistuva kokoaminen on vaikeaa
Jokainen purkaminen kuormittaa osaa. Klipsit taipuvat, kierteet ottavat vääntömomentin, reiät näkevät sisäänvientivoiman ja kotelot painuvat tai kolhivat. Datalehden suuri vetolujuus ei automaattisesti tarkoita, että osa kestäisi kymmeniä syklejä. Sitkeys, väsymiskestävyys ja kulumiskäyttäytyminen ovat tärkeämpiä.
Materiaali, joka tuntuu jäykältä ja vahvalta ensimmäisessä kokoonpanossa, voi silti halkeilla tai kulua nopeasti, jos sillä on alhainen venymä tai huono kestävyys toistuvaa rasitusta vastaan. Tästä syystä monet tiimit huomaavat, että "vahva" hartsi tai perus-PLA epäonnistuu käytössä, kun taas sitkeämpi nailon jatkaa toimintaansa.
Tärkeimmät materiaalit, yksinkertaisesti selitettynä
Nylon (PA12 / PA11)
Yleensä ensimmäinen valinta osille, jotka puretaan usein. Se tarjoaa käyttökelpoisen yhdistelmän sitkeyttä, kulutuskestävyyttä ja riittävää tehoa vaimentamaan toistuvan taipumisen. Kuinka vahva PA12-nylon on? Tarpeeksi vahva monille toiminnallisille robotin osille, mutta silti paljon anteeksiantavampi kuin hauraat hartsit syklisessä kuormituksessa.
Lasi- tai hiilitäytteinen nylonia
Jäykempi ja mitoiltaan vakaampi. Sopii rakenteellisiin kehyksiin tai osiin, joiden on säilytettävä muotonsa kuormituksen alaisena. Kompromissi on pienempi iskunkestävyys – täytetyt teräslaadut voivat halkeilla helpommin jyrkän taipumisen tai pudotuksen seurauksena.
Kovat / tekniset hartsit
Parempi yksityiskohta ja pinnan viimeistely. Soveltuu ulkonäköosille tai komponenteille, joita voidaan purkaa vain satunnaisesti. Niistä puuttuu yleensä nailonin pitkäaikainen väsymyskyky, kun syklien määrä nousee.
TPU ja joustavat materiaalit
Paras kahvoihin, puskureihin, tiivisteisiin ja vedonpoistoominaisuuksiin. Ne imevät energiaa sen sijaan, että siirtäisivät sen jäykkään koteloon.
Metalli (alumiini, ruostumaton teräs)
Käytetään, kun kuormitus on suuri tai kierteiden on kestettävä useita jaksoja. Metalliset sisäosat tai täysmetalliset ominaisuudet ratkaisevat yleisen ongelman, jossa muovilangat irtoavat vain muutaman käyttökerran jälkeen.
Nopea käytännön vertailu:
Sitkeys ja väsymiskestävyys: täytetty nylon yleensä johtaa
Kulutuskestävyys: nailon ja täytetty nylon ylittävät yleensä useimmat hartsit
Yksityiskohdat ja pinnan laatu: hartsi on tyypillisesti parempi
Paras haalari toistuvaan kokoonpanoon: täyttämätön tai kevyesti muokattu nailon useimmissa tapauksissa
5 kysymystä ennen valintaa
Kuinka monta kertaa tämä osa kootaan ja puretaan normaalin vuoden aikana?
Onko pääkuorman jännitys, isku, tasainen paine vai yhdistelmä?
Asuuko osa puhtaassa laboratoriossa, myymälässä vai kuumassa ja kosteassa ympäristössä?
Menevätkö kierteet suoraan muoviin vai käytetäänkö metalliosia?
Onko määrä muutama prototyyppi vai satoja tuotantokappaleita?
Nämä viisi kysymystä poistavat yleensä väärät materiaalit nopeasti ja ehkäisevät yleisimmät varhaiset viat.
Suunnittelun ja prosessin yksityiskohdat, jotka pidentävät käyttöikää
Käytä lämpökovettuvia tai ultraäänimetallisisäkkeitä kaikissa uudelleenkäytettävissä olevissa kiinnikkeissä. Suorapainetut muovilangat kestävät harvoin.
Pakenna klipsien juuria ja lisää runsaasti säteitä stressin keskittymisen vähentämiseksi.
Käytä MJF- tai SLS-nylonia toimiville, kantaville osille, jotka vaativat sitkeyttä. Varaa kovaa hartsia erittäin yksityiskohtaisille tai matalakierroksisille komponenteille.
Harkitse kevyttä työstöä tai pintakäsittelyä erittäin kuluvissa liitännöissä.
Pidä seinämän paksuus tasaisena ja vältä teräviä sisäkulmia, jotka toimivat halkeilun alkuvaiheessa.
Materiaalivalinta ja geometria toimivat yhdessä. Yksi ilman toista jättää osan silti haavoittuvaiseksi.
Tapauksen tilannekuva: Varhaisten epäonnistumisten pysäyttäminen
Yhdessä robotiikkaprojektissa kotelot ja pidikkeet alkoivat pettää vain muutaman purkamisjakson jälkeen – rikkoutuneita salpoja ja irrotettuja reiät olivat toistuvia ongelmia. Tiimi vaihtoi kriittiset osat kovempaan nyloniin, lisäsi metalliosat kiinnityskohtiin ja tarkisti pidikkeen geometriaa pienentääkseen huippujännitystä. Uudet osat selvisivät useammista kokoonpanojaksoista ilman aikaisempia vikatiloja. Kehitys voisi jatkua jatkuvien uusintapainosten keskeyttämisen sijaan.
Miksi työskennellä robotin osat ymmärtävän valmistajan kanssa
Toimivia robottikomponentteja säännöllisesti valmistava toimittaja tietää eron ensimmäisellä kerralla hyvältä näyttävän osan ja toistuvan käsittelyn jälkeen edelleen toimivan osan välillä. Hyödyllisiä signaaleja ovat johdonmukaiset materiaalierät, selkeä dokumentaatio, mahdollisuus siirtyä näytteistä pieniin eriin tai tukkumyyntiin 3D-tulostettuihin nailonosiin sekä halukkuus keskustella lisäosista ja odotetusta käyttöiästä.
Osaava robotin osien 3D-tulostusvalmistaja tai räätälöityjen robotin osien tehdas kysyy kokoonpanotiheydestä ja kuormitustyypistä ennen materiaalin suosittelemista. Kiinassa MJF 3D-tulostuspalvelua tarjoavat palveluntarjoajat, joilla on todellista robottikokemusta, ovat usein hyvässä asemassa sekä nopeiden prototyyppien että myöhemmän volyymin yhdenmukaisuuden kannalta. Kokemus kestävistä 3D-tulostusmateriaaleista robotiikkaan ja 3D-tulostetuista osista toistuvaan kokoonpanoon on arvokkaampaa kuin yleinen tulostuskapasiteetti.
FAQ
K: Mikä on paras 3D-tulostusmateriaali robotin osille, jotka tarvitsevat usein kokoamista?
V: Useimmissa tapauksissa kova nylon (PA12 tai vastaava) antaa parhaan tasapainon kestävyyden, kulutuksenkestävyyden ja kustannusten välillä osissa, jotka puretaan toistuvasti ja kootaan uudelleen.
K: Kestävätkö 3D-painetut muovikierteet toistuvaa ruuvaamista?
V: Suorapainetut muovilangat yleensä kuluvat tai irtoavat rajoitetun syklin jälkeen. Metalliterät ovat luotettavampi ratkaisu aina, kun kiinnittimiä käytetään usein uudelleen.
K: Onko nylon parempi kuin hartsi robotin osien liikkumiseen?
V: Osien, jotka näkevät toistuvia taivutus-, isku- tai kokoonpanojaksoja, kyllä. Nylon tarjoaa yleensä paremman sitkeyden ja väsymiskestävyyden. Hartsi on parempi, kun hienot yksityiskohdat tai pinnan viimeistely ovat etusijalla ja jaksojen määrät pysyvät alhaisina.
K: Tarvitsenko metalliosia 3D-tulostettuihin robottiosiin?
V: Jos osa kootaan ja puretaan useammin kuin muutaman kerran, kierreliitäntöihin suositellaan ehdottomasti lisäosia.
K: Kuinka monta kertaa 3D-tulostettu osa voidaan koota ja purkaa?
V: Se riippuu materiaalista, geometriasta ja kuormituksesta. Hyvin suunniteltu nailonosa asianmukaisine lisäkkeineen voi kestää kymmeniä tai satoja syklejä; hauras hartsiosa voi epäonnistua yksinumeroisina.
K: Voitko tehdä pieniä eriä tai tukkutilauksia mukautettuja 3D-tulostettuja robottiosia?
V: Kyllä. Oikein varustettu toimittaja voi tukea sekä prototyyppimääriä että jatkuvaa pienten ja keskisuurten tuotantoa johdonmukaisella materiaali- ja prosessiohjauksella.
Oikeiden 3D-tulostusmateriaalien valinta robotin osille ei tarkoita yhtä vahvimman vaihtoehdon löytämistä, vaan enemmän sitkeyden, kulumiskäyttäytymisen ja kiinnitystavan sovittamista todelliseen kokoonpanotiheyteen. Kun materiaali, geometria ja prosessi kohtaavat, osat lakkaavat toimimasta kolmannen purkamisen jälkeen ja alkavat tukea kehityssykliä sen keskeyttämisen sijaan.
Jos sinulla on piirustuksia, selkeä kuvaus siitä, kuinka usein osat puretaan, ja käyttöympäristö, jaa ne materiaalisuositusta ja tarjousta varten. Lyhyt tekninen katsaus riittää yleensä välttämään yleisimmät toistuvan kokoonpanon virheet.