Ein Leitfaden zur Herstellung starker 3D-gedruckter Scharniere für Ihre Prototypen

Die Prototypenerstellung durch additive Fertigung ermöglicht es Ihnen, die gesamte Baugruppe im funktionsfähigen Zustand zu sehen und bei Bedarf Anpassungen vorzunehmen. Ein 3D-gedrucktes Scharnier bringt jedoch einige Komplexitäten in den Aufbau, obwohl lebende Scharniere ein ziemlich einfaches Konzept sind.

Es gibt Möglichkeiten, dies zu umgehen, indem Sie Bänder verwenden oder kleinere Komponenten zusammenbauen. Sie sind jedoch nicht so effektiv wie das Drucken des gesamten Teils zusammen. Die Prototypen in diesen Fällen sind auch nicht genau wie Ihr Endprodukt.

Der 3D-Druck des Scharniers ist eine hervorragende, aber komplizierte Alternative, die sicherstellt, dass Ihre Prototypen perfekt sind. Es ist zwar schwierig, aber es gibt immer noch Möglichkeiten, sicherzustellen, dass Sie die besten Ergebnisse erzielen.

Dieser Artikel wirft einen Blick auf die Best Practices zur Entwicklung hervorragender 3D-gedruckter Scharniere, die gut funktionieren und sicherstellen, dass Ihre Prototypen genau das sind, was Sie brauchen.

3D-gedruckte Scharniere:Ein kurzer Überblick

Lebende Scharniere sind eines der einfachsten mechanischen Elemente, die zwei starre Teile verbinden. Von den kleinsten Dingen wie Ihren Türen bis hin zu einer aufwändigen industriellen Einrichtung finden Sie überall Scharniere.

Bedruckte Scharniere sind genau das, was ihr Name vermuten lässt. Sie funktionieren auch auf die gleiche Weise, der Unterschied liegt jedoch in ihrem Design. Ein Scharnier zu bauen, das das Originalteil des Prototyps genau nachbildet, ist eine Herausforderung, aber Sie müssen die richtigen Materialien und Techniken verwenden.

Als Faustregel ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass alle 3D-gedruckten beweglichen Komponenten, einschließlich lebender Scharniere, Luftspalte erfordern. Für die realistischsten Prototypen müssen Sie diese Luftspalten oder negativen Zwischenräume in Ihr Design einfügen.

Es wird jedoch viele Fälle geben, in denen Sie Ihr Design ein wenig modifizieren müssen, um es für den Spritzguss oder einen anderen von Ihnen ausgewählten Herstellungsprozess geeignet zu machen.

Die Vorteile des 3D-Drucks eines Scharniers für die Prototypenfertigung

Scharniere sind eine großartige Lösung, wenn Sie nach einer praktikablen und kostengünstigen Lösung suchen, um zwei starre Teile miteinander zu verbinden. Sie bieten eine sichere und funktionale Verbindung mit der Flexibilität, Dinge zu öffnen und zu schließen.

3D-gedruckte Scharniere bieten die gleichen Vorteile wie jedes andere Scharnier. Je nach Anwendung entscheiden Sie sich entweder dafür, ein Scharnier in Teilen zu drucken oder das Ganze zusammen zu drucken. Beides sind praktikable Wege, aber letzteres ist besser. Hier sind einige Gründe dafür.

1 – Reduzierte Kosten

Lebende Scharniere sind in ihrer Funktionsweise recht einfach. Das Drucken des Ganzen zusammen statt einzelner Teile reduziert die Gesamtkosten. Wenn Sie sich auf einen 3D-Druckservice verlassen, wissen Sie, wie wichtig es ist, die Kosten des 3D-Drucks so weit wie möglich zu senken, indem Sie auf alle entscheidenden Faktoren abzielen.

Sie müssen keine Zeit für die Montage oder andere Nachbearbeitungen aufwenden. Allerdings benötigen Sie während der Designphase etwas mehr Zeit, da Scharniere unterschiedliche Designanforderungen haben.

2 – Verbesserte Haltbarkeit

Scharniere müssen wiederholt geöffnet und geschlossen werden. Der 3D-Druck der Gesamtstrukturen gibt Ihnen die zusätzliche Haltbarkeit, die Sie benötigen, um sicherzustellen, dass Ihr Prototyp in dem perfekten Zustand bleibt, den Sie benötigen.

3 – Besseres Erscheinungsbild

Schließlich müssen Sie Ihren Prototyp möglicherweise vor Investoren oder Ihrem Chef präsentieren. Ein richtiges Scharnier mit großartigen Oberflächenveredelungen gibt also das wahre Bild des Designs wieder und sieht gleichzeitig einfach besser aus als jede andere herkömmliche Lösung. Ist das nicht ausgezeichnet?

7 Wege zur Entwicklung des besten 3D-gedruckten Scharniers für jeden Prototyp

Nachdem Sie nun die Grundlagen eines gedruckten Scharniers kennen, stellt sich die nächste Frage, wie man eines herstellt. Es ist wichtig, noch einmal zu wiederholen, dass der 3D-Druck eines Scharniers trotz der Einfachheit der Komponente selbst ein wenig komplex ist.

Es gibt also mehrere Faktoren zu berücksichtigen, wenn Sie sich entscheiden, den Druckprozess für das lebende Scharnier zu starten. Einige davon sind das Design selbst, seine Abmessungen, das Material, die Ausrichtung, der Prozess und die von Ihnen durchgeführten Nachbearbeitungen. Sehen wir uns jeden von ihnen im Detail an.

1 – Das 3D-gedruckte Scharnierdesign

Bevor Sie lernen, wie man ein Scharnier in 3D druckt, müssen Sie seine Designelemente kennen. Die Designanforderungen für gedruckte Scharniere sind den normalen sehr ähnlich. Sie müssen einen geeigneten Bodenradius und eine engere Aussparung für den besten Betrieb auswählen.

Das Design bestimmt die Belastung Ihres lebenden Scharniers. Je mehr Stress darauf lastet, desto eher wird es scheitern. Sie müssen also vorsichtig sein.

2 – Scharnierdicke

Die Dicke ist ein weiterer Parameter, den Sie während der Produktionsphase berücksichtigen müssen. Scharniere sollten maximal 2 Konturen haben, da dies beim Druckprozess hilft.

Im Allgemeinen besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Wandstärke des 3D-Scharniers und der Anzahl der Zyklen bis zum Versagen. Allerdings müssen Sie auf die schwierige Herstellung und die Zugspannungen achten, die auch mit der Dicke des Materials zunehmen.

3 – Materialeigenschaften

Scharniere erfordern Kraft, Ausdauer und Flexibilität. Welches Material Sie auch wählen, es muss eine hohe Schlagfestigkeit und die entsprechenden Materialeigenschaften für wiederholte Operationen ohne Angst aufweisen.

4 – Der richtige Drucker für den Job

Nicht jeder 3D-Drucker ist gleich. Experten wissen, dass verschiedene Arten von Druckern gut mit verschiedenen Arten von Materialien und Designs funktionieren. Als Designer müssen Sie sicherstellen, dass Sie die beste Kombination für hervorragende Ergebnisse verwenden.

Der richtige Drucker bietet Ihnen die besten Kosten und Vielseitigkeit. Gedruckte Scharniere oder andere 3D-Druck-Prototypen haben einen inhärenten Vorteil. Sie können zahlreiche Iterationen und Variationen des Designs ohne zusätzliche Einrichtung testen. Daher sollte der von Ihnen ausgewählte Drucker auch die erforderlichen Eigenschaften aufweisen, die Sie benötigen.

5 – Druckausrichtung

Je nachdem, welchen Druckertyp Sie verwenden, müssen Sie bei der Auswahl des Flugzeugs vorsichtig sein. Beispielsweise liefern FDM-Drucker mit Teilen in der horizontalen Ebene mehr Festigkeit. Während der Druckphase müssen Sie auf die von Ihnen ausgewählten Einstellungen und Kalibrierungen achten. Andernfalls wird Ihr Scharnier nicht so effektiv sein.

6 – 3D-Druckverfahren

Neben den Prozessen und Materialien müssen Sie auch auf die Technologie achten, die Sie auswählen. Es gelten andere Designregeln und die folgenden 3D-Druckverfahren funktionieren am besten mit beweglichen Scharnieren.

1. Fused Deposition Modeling (FDM)
2. Selektives Lasersintern (SLS)
3. Materialstrahlen

7 – Nachbearbeitung

Im Allgemeinen benötigen 3D-gedruckte Materialien keine Nachbearbeitung. Sie können jedoch die Ermüdungseigenschaften durch Tempern nach dem Druckprozess erhöhen.

Glühen ist ein einfacher Prozess, bei dem Sie das Material erhitzen, bis es flexibel wird. Sobald Sie diese Temperatur erreicht haben, müssen Sie warten, bis sie abgekühlt ist. Wenn Sie dies mehrmals tun, hält Ihr gedrucktes Scharnier mehr Belastungen stand und liefert bessere Ergebnisse.

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Beispiele für 3D-gedruckte Scharniere

Jetzt, da Sie sich der Vorteile des 3D-Drucks eines Scharniers bewusst sind, ist es an der Zeit, sich einige beliebte Variationen anzusehen, die Sie von einem #D-gedruckten bekommen können. Einige von ihnen sind tatsächliche Prototypen, während andere einfache Proofs of Concept sind.

Hier sind die 5 besten Variationen von bedruckten Scharnierdesigns.

Das parametrische Scharnier

Das parametrische Scharnier ist vielleicht die einfachste, aber vielseitigste Variante, die es gibt. Sie finden es in Ihren Türen oder jeder anderen Baugruppe, bei der Sie zwei starre Elemente verbinden müssen.

Für 3D-gedruckte Scharniere erfordert diese Variante Fingerspitzengefühl und die richtigen technischen Eigenschaften. Wenn Sie es richtig machen, kann es beim Prototyping helfen und es sogar verwenden, um die fehlerhaften Scharniere in Ihren täglichen Anwendungen zu verstärken oder zu ersetzen.

Taschenclip

Dies ist ein weiterer gängiger Artikel mit einem extrem einfachen Design und einer Fülle von Haushaltsanwendungen. Es ist ein einfaches Faltteil, das auf einen offenen Beutel gelegt wird, um ihn wieder zu verschließen. Der einzelne Faden am Beutelclip ermöglicht es Ihnen, wichtige Lebensmittel so aufzubewahren, dass ihre Frische über einen längeren Zeitraum erhalten bleibt.

Klappbox

Dieser Machbarkeitsnachweis hat aufgrund seines Verpackungspotenzials zahlreiche Anwendungen in der Konsumgüterindustrie. Allerdings sind die Anwendungen von Scharnieren in diesem Bereich recht begrenzt.

Gelenkter Roboter

Dies ist eine weitere Scharnieranwendung mit viel Vielseitigkeit. Sie können Kugelgelenke und Scharniere kombinieren, um mehrere Elemente zu bauen, einschließlich des Designs eines Roboters oder von Figuren.

Kabelkette

Kabelketten bestehen aus zahlreichen verbundenen Scharnieren und haben vielfältige Anwendungen in Industriemaschinen, Aufzügen usw. Prototypen mit 3D-gedruckten Scharnieren können Ihnen helfen, das Design zu perfektionieren und seine Realisierbarkeit sicherzustellen.

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3D-Druck ist heute so zugänglich, dass Sie von Ihrem Zimmer aus damit beginnen können. Industrielles Prototyping erfordert jedoch eine größere Genauigkeit, Konsistenz und Vielseitigkeit. RapidDirect ist eine ISO-zertifizierte Organisation, die über das erfahrenste Team mit modernster Ausrüstung verfügt. Und das Beste daran ist, dass seine 3D-Druckdienste zum wettbewerbsfähigsten Preis angeboten werden.

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FAQs zum 3D-Druck lebender Scharniere

Kann ich Teile, die sich bewegen, in 3D drucken?

Ja absolut. Es ist mehr als möglich, bewegliche Teile in 3D zu drucken. Sie können Ihre Teile entweder separat drucken und später zusammenbauen oder das Ganze auf einmal drucken. Der Ansatz hängt von mehreren Faktoren ab, wie z. B. Ihrer Designkomplexität, Materialeigenschaften, Druckerfähigkeiten und vielem mehr.

Warum sind 3D-gedruckte Scharniere wichtig?

Im Allgemeinen hilft Ihnen ein Scharnier oder ein anderes Design dabei, Prototypen effektiv zu erstellen. Sie können einen Machbarkeitsnachweis und mehrere andere Variationen des Produkts erstellen, bevor Sie mehr Geld in einen Spritzguss oder eine andere Einrichtung für die Massenfertigung investieren.

Gibt es spezielle Drucker für den 3D-Druck von lebenden Scharnieren?

Nein, es gibt keine speziellen Drucker, die speziell für Scharniere entwickelt wurden. Jeder D-Drucker kann Ihnen theoretisch ein hervorragend gedrucktes Scharnier liefern, solange Sie die Designanforderungen und andere grundlegende Schritte erfüllen. Es ist jedoch wichtig, die richtige Kombination aus Material, Drucker und Designansatz zu haben. Sie können es selbst tun oder sogar Hilfe von einem 3D-Druckservice für wichtige Projekte mit wenig bis gar keinem Spielraum für Fehler in Anspruch nehmen.

Gibt es empfohlene Materialien für 3D-gedruckte Scharniere?

Während aus dem 3D-Druck entworfene Scharniere aus jedem Material bestehen können. Ein Scharnier aus PLA oder PETG finden Sie oft leichter. Abgesehen davon sind Nylon, verschiedene Harzkombinationen und gummiartige Materialien eine ausgezeichnete Wahl