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

Podemos tornar nossas peças impressas em 3D ainda mais eficientes quando começamos a misturá-las com algumas “vitaminas mecânicas” essenciais. Ao combinar impressões com parafusos, porcas, fixadores e alfinetes, obtemos um ecossistema rico para a fabricação de mecanismos com capacidades 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 de fixação térmica. Como alguém que os instala manualmente em peças plásticas há anos, acho que muitos guias ignoram alguns detalhes do processo cruciais para obter resultados consistentes.

Não cometa erros; já existem vários guias de inserção por aí [1, 2]. (Na verdade, eu encorajo você a procurar lá primeiro para um bom começo.) Ao longo dos anos, porém, adicionei meu próprio movimento final (nada exótico ou difícil), que chamo de Técnica Plate-Press, que me dá um grande impulso 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 encaixadas.

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

As inserções termofixadas amolecem o material circundante à medida que são instaladas. Uma vez instalado, a remoção da fonte de calor faz com que o plástico derretido se solidifique novamente em torno da característica serrilhada das pastilhas, mantendo-o no lugar. Consideremos pensar neste processo em termos de transferência de calor. Os furos de instalação são menores que as próprias pastilhas (são subdimensionados), portanto não podemos instalar as pastilhas manualmente. Em vez disso, primeiro aquecemos a inserção e depois conduzimos esse calor para o material circundante, de modo que o furo se deforme, acomodando o formato maior da inserção.

À medida que mais tempo passa, o calor é transferido da ferramenta de inserção, através da inserção a partir do contato com a área de superfície e, finalmente, para fora em nossa peça impressa em 3D, onde se dissipa. Quanto mais tempo for gasto na inserção da peça, mais tempo o calor terá para viajar para dentro da peça, onde poderá deformar as áreas circundantes da peça. Na fabricação em larga escala, esse processo é feito por máquina. No nosso caso, porém, estamos instalando manualmente, então precisaremos manter o tempo em mente. Finalmente, não esqueça que quando instalamos o inserto, estamos deslocando o plástico derretido para abrir espaço para o inserto termofixado. 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 “dica de instalação” de inserção combinada com um ferro de solda econômico de 40 W da Amazon sem qualquer controle de temperatura. Essas “dicas de instalação” não são particularmente especiais, mas, diferentemente das pontas do ferro de soldar, não são cônicas. Usar uma ponta sem cone facilita a remoção da ponta assim que o inserto for 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 baunilha pelo seguinte motivo. A maioria dessas dicas é cônica. Se usarmos uma ponta cônica do ferro de soldar, corremos o risco de a ponta do ferro ficar presa na inserção. Lembre-se: o metal se expande quando aquece e se contrai quando esfria. À medida que instalamos a inserção de metal na peça impressa, dissipamos o calor da inserção para a peça, fazendo com que a inserção aquecida esfrie um pouco e também se contraia ao redor da ponta do ferro. O resultado final é que quando tentamos puxar a ponta do ferro, o inserto vem junto! Imagino que este cenário seja semelhante a uma armadilha digital chinesa.