3D 打印嵌件

增材制造具有许多优势，包括可以在一次打印中打印多组零件或复杂的几何形状，例如螺纹。然而，在后一种情况下，螺纹设计并未进行，因此无法进行常规组装，因为它们由塑料制成，可能会变形并失去尺寸甚至断裂。

当您想要在 3D 打印世界中制造某种类型的零件时，在很多情况下都需要使用牢固的接头来制作可拆卸零件或确保大体积元件的永久粘合。

使用传统技术制造的机械部件成为增材制造部件的支撑。在连接零件的特定情况下，嵌件尤其值得注意。

什么是插入？

在印刷品中间加入螺母的替代方法是使用金属嵌件。金属嵌件是螺纹紧固件，被插入孔中，为零件提供可能的螺纹连接。

图 1：插入。来源：Filament2print.

选择最佳类型的插入件时需要考虑两个关键因素： 抗拔出力和抗扭力。

• 拔出阻力是当拧紧螺钉时插入件从其外壳中拉出的阻力。这是一个可以通过增加插入长度来增加的值。

• 旋转阻力是指在拧紧螺钉时插入件自身转动的阻力。在这种情况下，刀片的直径越大，扭矩容量就越大，因为零件上的夹紧表面积会更大。

一般来说，会考虑插入物的直径和尺寸等因素 （为此有必要参考制造商的技术数据表）。和材料，包括插入件和要进行安装的塑料。有各种各样的插件可以安装在任何类型的材料中，无论是金属、木材、塑料还是类似材料。制造嵌件的最常见材料是黄铜，但也出现了其他材料，例如不锈钢（耐腐蚀）或铝（重量较轻）。

对于 FDM （当使用热塑性材料制造时）几乎任何嵌件都适用， 但是当通过 SLA 制造时 （它使用热固性材料，因此一旦打印出来就不能通过加热或压力进行修改）只能安装自攻或螺旋线圈插入件。

需要强调的是，尽管在 FDM 中可以使用几乎任何类型的材料制成的插件，但放置该插件的过程总是比 SLA 部件更容易出现问题。这是由于零件的非各向同性，这意味着当面对冷放置的插入件时，压力会导致零件分层。

嵌件的种类很多，常见的分类是根据其嵌件的形式。

插入类型

热插入： 热嵌件与在低温下熔化的热塑性材料一起使用。使用方法非常简单，只需要电烙铁或其他热源（Modifi3D Pro），通过热传导使嵌件因接触而升温。要放置这种类型的刀片，零件中必须有一个孔，其直径略小于刀片的外径。使用插入工具并控制压力（因为可能会熔化孔周围的零件），将插入物压在孔的边缘上以膨胀塑料。当它冷却下来时，插入物将被困在塑料纤维之间。当零件和镶件的两个边缘处于同一水平时，镶件将位于正确的位置。通过正确定位此类嵌件，可实现 15 kg 的抗拉强度和 2.5 kg 的抗扭强度。此外，热攻丝刀片的两个孔都是开放的，因此可以将它们视为通孔，这意味着即使要攻丝的螺钉必须插入比刀片本身长度更深的深度，刀片的长度也不会受到限制。

图 2：热嵌件。来源：Filament2print.

压力 ：压力嵌件或铆钉需要一个与铆钉直径相同的孔。它们的安装非常简单，就像任何铆钉一样，只需使用压缩工具将它们压入到位即可。与前一种情况一样，当两个边缘处于同一水平时，刀片将位于正确的位置。非常重要的是要注意，在安装过程中，必须正确按压嵌件，因为零件可能会在孔附近被压碎。

自线程 ：对于 SLS 和树脂 3D 打印中使用的某些在极高温度下熔化或在加热时表现不稳定的材料，自螺纹嵌件是理想选择。这些嵌件的特点是具有内螺纹和外螺纹，易于安装在零件中，使用 ensat 型螺纹工具放置。制造零件时必须使用与嵌件具有相同标称直径的孔，因为这些嵌件在安装时会在塑料上形成螺纹，从而导致组件比热嵌件承受更大的应力。此外，这些嵌件由不锈钢制成，这种材料非常耐磨损和耐侵蚀性环境。

图片 3：自攻刀片和工具。来源：Filament2print.

螺旋线圈 ：与自攻刀片一样，螺旋线圈刀片也有 2 个螺纹，功能相同。工件上的孔必须根据所选螺旋线圈的标准进行尺寸标注。要安装刀片，必须首先使用丝锥在孔中创建螺纹，然后使用工具安装。最后，插入件底部用作安装工具挡块的小法兰被折断。虽然这些插件确实不便宜，但外观和实用性都非常出色。

建议

关于孔的直径，我必须考虑到打印零件时 3D 设计和零件之间会存在尺寸差异，因此在设计孔时有必要对它们应用容差。 此外，孔必须足够长以安装嵌件，同时还要考虑到螺钉突出部分的额外长度。与设计相关的另一件事是壁厚；尝试应用足够高的值，以便在加工孔时，它不会进入零件的填充部分。

图 4：通过加热插入插件。来源：Markforged。

在安装方面，确保定位和运行速度等某些方面非常重要。始终确保刀片尽可能居中并垂直于孔 .这适用于热、压力或螺纹嵌件，因为嵌件的插入可能导致螺纹错扣和螺纹损坏，甚至导致随后错误插入连接螺钉。请记住，部件由塑料制成，而插件是金属元件，这会影响安装速度，因为金属的硬度会损坏打印部件。这就是必须控制速度以免损坏孔壁的原因。

正如我们所知，3D 打印正在全面发展，而像这样的解决方案在获得更复杂的零件和更准确地响应行业需求方面发挥着重要作用。