如何對3D打印部件進行螺紋加工
今天，本文將和大家一起學習了解3D打印里如何在塑料和金屬件上添加螺紋。
一、在塑料打印部件上添加螺紋
英國3D打印服務公司3D People表示，熱固性嵌件的金屬線比塑料線更耐用（來源：3D People）
在本文中，我們將介紹專業和工業應用的選項。
第一種選擇是打印沒有螺紋的部件，然后再攻絲。攻絲是使用類似于鉆頭的“絲錐”或“螺紋銑刀”在螺釘或螺栓的孔內創建螺紋的過程。它本質上是在推進過程中將精確的螺紋設計刻在孔內。對于需要擰在一起一次并保持原樣的部件，這是一種選擇。不斷插入和移除螺釘可能會磨損螺紋。
如果您現有的CAD模型包含螺紋，請移除它們，并將孔的尺寸設為略小于與要切割的螺紋對應的絲錐鉆頭尺寸。您可以在網上或應用程序中找到用于加工的標準絲錐和鉆頭尺寸圖表，它們也適用于3D打印部件。為了獲得最佳效果，請在使用手動絲錐之前先擴孔。
自攻螺釘，也稱為螺紋成型螺釘，無需對部件進行任何準備工作即可插入負特征中。請遵循制造商的孔尺寸指南。對于由具有一定彈性的聚合物（如尼龍）制成的3D打印部件，這些螺釘是一個不錯的選擇。
如果您需要更堅固的螺紋，黃銅或鋼制嵌件是您的最佳選擇。這些嵌件有多種款式。
熱固性嵌件（也稱為熱熔嵌件）使用烙鐵安裝，烙鐵加熱嵌件及其周圍的塑料。將嵌件壓入軟化的塑料中，直到與周圍表面齊平。
對于立體光刻(SLA)或任何類型的樹脂打印，最佳選擇是螺旋膨脹插入件，因為這些樹脂材料會受到高溫的影響。
Markforged 3D打印的連續碳纖維尼龍部件上使用的螺釘膨脹嵌件（來源：Markforged）
將所有插入內容上傳到打印機時都應從文件中刪除，以免它們意外地與零件合并。
攻絲螺紋和熱定型螺紋設計考慮的一個關鍵因素是能否進入孔內。如果孔內有其他阻礙螺紋工具進入的特征，則無法進行螺紋加工或安裝嵌件。
說到嵌件，還有幾件事需要考慮。給定嵌件的直徑始終大于螺紋的直徑。您要確保孔周圍有足夠的空間，以便嵌件不會突破周圍的壁。
對于SLS和MJF，請考慮接收插件的孔周圍的幾何形狀。通常，插件不會完全筆直地壓入，因此在將其壓入部件后，可以使用烙鐵來調整對齊。由于熱量和操作以確保它們正確對齊，您需要在插件和相鄰特征之間留出足夠的空間，以便在過程中不會意外熔化任何東西。
理想情況下，如果插件四周都有特征，則應在其周圍留出0.25英寸（6.35毫米）的空間。但是，如果插件靠近墻壁，但附近沒有其他特征，則墻壁可以更近一些，因為其他所有方向都有足夠的空間來安裝插件，而不會損壞墻壁。
如果您在魔猴網3D打印零件，請告知制造商您想要螺紋孔或插件，但不要將它們包含在模型中。相反，請附上正式圖紙、快速標記或屏幕截圖。標明螺紋尺寸和位置。
另一種選擇是設計您的零件以適應標準鋼螺母。為此，您可以直接打印螺母支架或相應螺母的凹槽。
美國3D打印服務公司DI Labs使用Multi Jet Fusion技術打印了這些閥體，這些閥體帶有需要防水配合的細螺紋（來源：DI Labs）
直接3D打印螺紋
現在讓我們來談談打印螺紋，它將消除攻絲和插入的額外步驟和勞動，并且可以成為只需一次或很少（不重復）用螺釘組裝的零件的理想選擇。
如果要在零件中打印螺紋，螺紋越大越好。
至于打印后能起作用的最小線，這將根據您使用的特定機器和機器設置而有所不同。最好的方法是考慮應用程序的要求，并以此為指導創建線的方法。
您還需要確保所使用的螺紋能夠成功構建，并且螺紋齒之間不會出現支撐，因為無法完全移除的螺紋齒之間的支撐會影響螺紋的功能。即使構建的方向使得螺紋垂直打印，也不一定能保證螺紋無需支撐即可打印。
確保檢查所選材料和技術的最小特征尺寸。任何低于此最小尺寸的螺紋錐度區域都不會形成。如果您考慮最小特征尺寸，則螺紋很有可能按預期工作。
無論如何，在設計和打印螺紋孔時，一定要考慮后處理。例如，您應該預期多少翹曲或收縮？您的孔內是否有支撐結構，移除支撐結構會如何影響尺寸或螺紋邊緣？
二、在金屬打印部件上添加螺紋
金屬3D打印當然可以實現精細的細節和嚴格的公差，但螺紋往往是一個獨特的問題（來源：奧盧大學）
與塑料部件一樣，攻絲是一種選擇，但金屬部件上的功能性螺紋的另一種選擇是打印螺紋，然后手工雕刻。這稱為“雕刻螺紋”，即通過現有螺紋運行絲錐以清理（清除）任何多余材料。這也適用于其他材料，但不太常見。
金屬粉末床熔合技術，例如LPBF（也稱為SLM和DMLS）和電子束熔化(EBM)，表面粗糙，類似于鑄件，這可能會妨礙螺紋正常工作。使用絲錐，您可以更好地定義并確保螺紋的尺寸精度或與配合部件的兼容性。
您還需要檢查材料的最小特征尺寸和您計劃使用的分辨率，以便有足夠的螺紋形式來實現追逐。
另一種選擇是攻絲以安裝Heli-Coil嵌件（也適用于聚合物）。這些是用盤繞的線材制成的螺紋嵌件，用于修復或加固金屬或其他材料中的螺紋孔。它們提供堅固、耐磨的內部螺紋，通常超過原材料的強度，因此非常適合3D打印部件。它們通常用于金屬部件、塑料、木材或復合材料，其中原始螺紋已被剝離、損壞或需要加固。
如果您將數字文件提交給3D打印服務，并且希望他們在構建后為您的零件添加螺紋，請務必讓他們知道哪些孔需要螺紋。
支撐去除困難往往是金屬3D打印螺紋變得不實用的原因（來源：三菱電機）
直接3D打印螺紋
根據我們的經驗，由于材料損失和粗糙的表面處理，打印出來的螺紋很少能發揮作用。即使打印出來的螺紋在技術上能發揮作用，它們也可能不符合項目的公差要求。
最終，決定如何為零件添加螺紋的最佳方法是從螺紋需求開始。螺紋是一次性組裝還是會像夾具上的螺紋一樣反復使用？螺紋承受多大的負載？配合需要有多精確？螺紋解決方案需要有多大的可擴展性——它可能適用于一個零件，但對于200個零件來說仍然實用嗎？每種添加螺紋的方法在配合度和機械性能方面都有優缺點，但在成本和所需設備方面也有優缺點。雖然沒有一刀切的建議，但有很多可用的選項，因此您可以選擇最適合您項目的選項。
編譯整理：3dnatives
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