Het 3D-printen van bewegende delen

Waarom SLS bewegende delen in één keer kan printen

Bij Selective Laser Sintering ligt elk onderdeel tijdens het printen in een bed van ongesinterd poeder. Dat poeder draagt overhangende delen, zodat er geen ondersteuningsstructuren nodig zijn. Een scharnierpen kan dus midden in zijn oog worden geprint, met alleen los poeder ertussen. Na het printen wordt het poeder verwijderd en beweegt het scharnier. Kettingen, kogelgewrichten en scharnierende behuizingen werken op dezelfde manier. Een brilmontuur is het klassieke voorbeeld: het complete montuur kan in één keer worden geprint, zonder assemblage, met het scharnier als ontwerpelement in plaats van noodzaak.

Een samenstel dat als één geheel wordt geprint, hoeft niet te worden gemonteerd en telt als één product in YourOceanz. Voor kleine series scheelt dat handwerk en foutkansen.

Welke speling houd je aan?

De speling tussen twee bewegende delen bepaalt of het samenstel na het ontpoederen loskomt. Te weinig en de delen sinteren aan elkaar vast, te veel en het mechanisme rammelt. Onze designrichtlijnen voor PA12 geven deze waarden:

De speling geldt per zijde. Een pen van 5,0 mm in een oog van 6,0 mm heeft dus 0,5 mm speling rondom. Bij grotere onderdelen ligt de waarde hoger, omdat de maatafwijking meegroeit met de afmeting: onze tolerantie is IT12 of plus of min 0,3 tot 0,4% van de langste diagonaal, met een minimum van 0,30 mm.

De printrichting bepaalt de passing

SLS bouwt in lagen van 0,1 tot 0,12 mm. In de bouwrichting, de z-as, groeit een onderdeel iets aan doordat warmte doorsintert naar de laag eronder. Onze tolerantie in z is daarom plus 0,5% tot min 0,3%, tegenover plus of min 0,3% in het horizontale vlak. Een pen die verticaal wordt geprint komt rond uit de machine; dezelfde pen die horizontaal ligt, wordt licht ovaal.

Voor een scharnier betekent dit: de as van de pen liefst verticaal, zodat de speling rondom gelijk is. Wij bepalen de printoriëntatie tijdens de bestandscheck en houden daarbij rekening met bewegende delen. Geef in je bestelling aan welke delen moeten bewegen, dan nemen we dat mee.

Perspassing en losse assemblage

Soms wil je juist geen beweging, bijvoorbeeld een lager dat in een behuizing wordt gedrukt. Voor een perspassing houd je een overlap aan van minimaal 0,1 mm bij kleine onderdelen en 0,2 mm bij grote. Houd er rekening mee dat gaten in SLS iets klein uitvallen: onze richtlijn geeft een maatafwijking van plus 0,10 tot min 0,30 mm voor gaten tussen 4 en 50 mm. Maatkritische gaten laten we daarom na het printen ruimen. Voor snapverbindingen lees je meer in de gids over klempassingen en klikvingers.

Nabewerking en bewegende delen

Elke nabewerking verandert het oppervlak en daarmee de passing. Polybeads polijsten slaat het oppervlak dicht en maakt het gladder, waardoor een mechanisme soepeler loopt. Vapor polish sluit het oppervlak verder af en kan een krappe speling juist dichttrekken. Laat je een samenstel nabewerken, ontwerp dan aan de ruime kant van de tabel. PA11 CF en ESD kunnen niet worden nabewerkt; daar is wat uit de machine komt het eindproduct.

Wat wij controleren

Bij de bestandscheck bekijken we of de speling binnen de richtlijn valt, of het poeder uit alle holtes kan en of de wanddikte rond de beweging voldoende is. Een gesloten holte krijgt minimaal twee ontpoederingsgaten van 8 mm. Wijkt iets af, dan nemen we contact op met een voorstel. Zo halen we een first-time-right van 97%. Ga je van prototype naar serie, bestel dan eerst één proefexemplaar en laat ons weten dat er een serie volgt; dan denken we bij de printoriëntatie en instellingen alvast mee over reproduceerbaarheid. Wil je verder gaan dan een bestandscheck, dan denken onze engineers mee: van het finetunen van een bestaand mechanisme tot co-creatie bij productontwikkeling.

Veelgestelde vragen

Kan ik een scharnier in één keer printen?

Ja. Ontwerp de pen en het oog met 0,5 tot 0,6 mm speling rondom en zorg dat het poeder uit de spleet kan. Print de as van het scharnier bij voorkeur verticaal, zodat de speling aan alle kanten gelijk is. Na het ontpoederen beweegt het scharnier direct. Wil je een gepolijst scharnier, houd dan de bovenkant van de tabel aan, omdat polijsten de speling iets verandert.

Welk materiaal past bij bewegende delen?

Dat hangt af van de beweging. PA11 heeft een hogere rek en slagvastheid dan PA12 en past bij scharnieren die vaak buigen. PA12 is maatvaster en geschikt voor de meeste mechanismen. PAGF Anthracite is stijf en slijtvast; er zijn toepassingen waarin geprinte tandwielen in PAGF een langere standtijd halen dan RVS-tandwielen, al hangt dat altijd af van belasting en toepassing. Het materialenoverzicht zet de eigenschappen naast elkaar.

Hoe krijg ik het poeder uit een nauwe spleet?

Het poeder wordt bij ons verwijderd met perslucht en Polybeads polijsten, maar alleen als de spleet bereikbaar is. Bepalend is de verhouding tussen vrije ruimte en lengte: hoe langer de spleet, hoe breder hij moet zijn. Geef gesloten holtes twee ontpoederingsgaten van minimaal 8 mm en houd kanalen maximaal 100 mm lang. Een spleet van 0,5 mm over de volle lengte van een onderdeel ontpoedert slecht; onderbreek die met een bredere kamer.

Wat als de speling te krap blijkt?

Zit een samenstel na het ontpoederen nog vast, dan is de speling kleiner dan 0,3 mm geweest of is het poeder niet weggekomen. Wij zien dat bij de eindcontrole en printen het onderdeel opnieuw na aanpassing van het ontwerp. Om dat te voorkomen, controleren we de speling al bij de bestandscheck. Twijfel je bij een nieuw mechanisme, bestel dan eerst één exemplaar voordat je de serie plaatst.

Conclusie

Houd 0,5 tot 0,8 mm speling aan voor delen die als één geheel worden geprint, 0,3 tot 0,5 mm voor losse delen en 0,1 tot 0,2 mm overlap voor een perspassing. Print de bewegingsas verticaal. Upload je samenstel via YourOceanz voor een directe prijs.

Oceanz 3D Printing. Omdat je productie én innovatie nooit stilstaan.