Como escolher um Inserto Roscado para sua montagem impressa em 3D

Os Insertos Roscados estão disponíveis em vários tipos, frequentemente classificados de acordo com o método de instalação, como instalação térmica / ultrassônica pós-moldagem e Insertos de Pressão. O tipo ideal de Inserção para uma aplicação impressa em 3D é determinado pelo material de acoplamento da peça.

O desempenho do Inserto é fortemente influenciado pelas propriedades do material de acoplamento.

• Resistência à tração: mede a propriedade do material de resistir à deformação plástica
• Módulo de flexão: influencia a rigidez do material e a capacidade de distribuir forças de flexão, fatores críticos para prevenir a deformação e garantir a distribuição adequada da carga

Além disso, as propriedades térmicas afetarão o processo de instalação, uma vez que materiais com maior condutividade promovem uma distribuição mais uniforme do calor, melhorando o fluxo do plástico e garantindo o preenchimento completo ao redor dos elementos de retenção para uma fixação segura. Da mesma forma, a temperatura de deflexão térmica de um determinado plástico influenciará a temperatura necessária para a Instalação Térmica / Ultrassônica da Inserção Roscada.

O desempenho de um Inserto Roscado em materiais impressos em 3D é influenciado por vários fatores-chave. Esta seção apresenta diretrizes essenciais de projeto, com foco no tamanho do orifício de alojamento, nas propriedades do material, na espessura da parede, no preenchimento e na espessura da camada, a fim de garantir o desempenho ideal do Inserto Roscado em aplicações de impressão 3D.

O diâmetro do furo é fundamental para o desempenho dos Insertos Roscados. O catálogo de Insertos Roscados da SPIROL fornece orientações sobre o diâmetro do furo, mas as tolerâncias da impressão 3D frequentemente excedem os +0,08 mm recomendados. As tolerâncias típicas são as seguintes:

• Impressão FDM industrial: ±0,2 mm
• Impressoras de mesa: ±0,3-0,5 mm
• Impressoras SLA: ±0,1 mm
• Impressão SLS: ±0,3 mm

Para mitigar a variação, uma opção é perfurar orifícios no suporte plástico, o que reduz a variação, mas pode comprometer o reforço nas paredes externas impressas por FDM (discutido mais detalhadamente neste White Paper). Alternativamente, pode-se realizar um desenvolvimento iterativo até que o tamanho ideal do orifício seja alcançado.

O desempenho do Inserto aumenta linearmente com a densidade do preenchimento. Para obter o desempenho ideal do Inserto, projete-o com uma densidade de preenchimento superior a 50%.

Em geral, camadas mais espessas resultam em uma ligação entre camadas mais fraca, pois há vazios maiores. O melhor desempenho do Inserto ocorre tipicamente em torno de 0,16-0,2 mm de espessura de camada para FDM e SLS, onde a resistência à tração é otimizada.

Vamos comparar o desempenho de três (3) séries diferentes de Insertos Roscados M6: simétricos (SPIROL INS 29 Longo) e assimétricos (SPIROL INS 19 Longo) instalados a quente, e um Inserto Roscado de Pressão (SPIROL INS 50) em materiais comuns de impressão 3D. Resultados detalhados de testes comparativos são fornecidos para componentes impressos em FDM, SLS e SLA. Essas informações ajudarão os projetistas a escolher o Inserto Roscado ideal com base em requisitos específicos de desempenho.

Ao comparar as diferenças entre os componentes fabricados em plástico moldado e por métodos de impressão 3D, é importante observar que o mesmo material pode apresentar propriedades amplamente variáveis que afetam o desempenho do Inserto.

Apesar da geometria em camadas dos componentes impressos por FDM, eles atingem alto desempenho — especialmente ao usar Insertos Térmicos/Ultrassônicos. Uma comparação direta entre policarbonato (PC) impresso por FDM e plástico extrudado é mostrada na Figura 12.

As impressões SLS são mais propensas a microfissuras e falha precoce do Inserto. Os pós SLS tendem a apresentar propriedades de material mais fracas do que plásticos semelhantes para moldagem, muitas vezes devido a composições diferentes e microporosidade nos componentes impressos finais. Como as propriedades do material diferem em alto grau, o desempenho de um Inserto pode ser de 20% a 50% menor do que em um plástico extrudado.

Figura 12
Comparação de desempenho entre FDM e plásticos extrudados/moldados (FDM: 55% de preenchimento e 5 voltas de parede)

Os Insertos Térmicos/Ultrassônicos oferecem a maior resistência em termoplásticos impressos em 3D, enquanto os Insertos de Pressão constituem uma alternativa viável, especialmente para materiais termofixos, nos quais a instalação por calor não é viável. Os plásticos termofixos limitam, por natureza, as opções de Insertos aos métodos de pressão.

As principais conclusões indicam que o desempenho dos Insertos Roscados melhora com o aumento da densidade de preenchimento e do número de voltas nas paredes na impressão FDM, com resultados ideais para uma espessura de camada de 0,16 a 0,2 mm, preenchimento de 50% ou mais e um número de voltas nas paredes igual ou superior ao tamanho métrico nominal do Inserto Roscado.

Os resultados mostram que, com alto preenchimento e espessura de parede, os componentes impressos em 3D por FDM apresentam aproximadamente 70-80% do desempenho de um material moldado equivalente. Embora os componentes SLS apresentem alta resistência teórica, sua microporosidade pode resultar em aproximadamente 50-70% do desempenho em comparação com plásticos moldados.

Entre em contato com a SPIROL para obter assistência na escolha do Inserto Roscado adequado para seus projetos de produção e protótipos impressos em 3D. Devido à variedade de métodos, materiais e parâmetros de impressão 3D, os resultados podem variar, sendo recomendável a realização de testes e avaliações minuciosos para cada montagem.