如何組裝3D打印部件？

魔猴君  知識(shí)堂   4天前

3D打印可以創(chuàng)建復(fù)雜的物體，但為了充分發(fā)揮其潛力，有時(shí)需要將一個(gè)物體分解成幾個(gè)獨(dú)立的部分。無(wú)論是生產(chǎn)超出打印機(jī)處理能力的體積、連接各種材料、創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀、減少支撐數(shù)量還是優(yōu)化機(jī)械性能，連接都是3D打印中特別有用的技術(shù)。

組裝方法的選擇取決于幾個(gè)因素：所用材料的類型（PLA、ABS、PETG、樹脂等）、所需的機(jī)械抗性、最終的美觀度、未來(lái)拆卸的可能性，以及物體的最終應(yīng)用。在本指南中，我們探討適合增材制造的主要裝配方法、它們與打印材料的兼容性以及有效實(shí)施這些方法所使用的技術(shù)。

可以考慮所使用材料的機(jī)械性能來(lái)創(chuàng)建允許將零件卡在一起的夾子。

組裝3D打印部件的不同方法

粘接

粘合是連接3D打印部件最簡(jiǎn)單的解決方案之一。然而，根據(jù)材料使用合適的膠水至關(guān)重要。

最常用的膠水有：

氰基丙烯酸酯（強(qiáng)力膠）：這種瞬間膠非常適合PLA和樹脂。它提供快速和干凈的固定，但其缺乏靈活性，這可能會(huì)對(duì)受到機(jī)械應(yīng)力的部件造成問題。有些強(qiáng)力膠干了之后會(huì)留下白色殘留物，所以最好在看不見的地方使用，并避免過(guò)量。氣溶膠活化劑可以加速凝固并使組裝更容易。為了方便組裝，可以使用氣溶膠活化劑，這可以大大減少膠水的凝固時(shí)間。

環(huán)氧樹脂：非常堅(jiān)固，適用于ABS、PETG和樹脂。這種雙組分膠水通過(guò)化學(xué)反應(yīng)變硬，具有很強(qiáng)的粘合力。然而，它在固化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，從而使薄部件變形。

PVC膠水：主要用于ASA和ABS，它允許表面部分融合，從而產(chǎn)生比簡(jiǎn)單的表面粘合更強(qiáng)的粘合力。

特定粘合劑：聚氨酯膠、氯丁橡膠膠和熱熔膠有時(shí)用于柔性或臨時(shí)組件。

塑料焊接

一些技術(shù)可以通過(guò)部分融合材料將各個(gè)部件“焊接”在一起。

化學(xué)焊接：使用溶劑使零件表面輕微溶解并融合在一起。丙酮通常用于ABS，而其他溶劑適用于ASA和PVC。焊縫固化后，此方法可產(chǎn)生干凈、看不見的表面。

熱焊接：該技術(shù)涉及使用熱源，例如熱風(fēng)槍、烙鐵或摩擦焊接。使用烙鐵局部熔化塑料并連接零件，而摩擦焊接則使用旋轉(zhuǎn)元件（例如燈絲棒）通過(guò)摩擦加熱和焊接表面。

超聲波焊接：該技術(shù)主要用于工業(yè)領(lǐng)域，利用高頻超聲波振動(dòng)將零件熔合在一起。它特別適合ABS等熱塑性塑料。

螺紋嵌件特別適合用于擰緊3D打印部件，并允許輕松拆卸和重新組裝它們。（圖片來(lái)源：Markforged）

機(jī)械組裝

對(duì)于需要可拆卸緊固或具有高機(jī)械強(qiáng)度的部件，機(jī)械緊固組裝是理想的選擇。

螺釘和螺栓：添加螺紋孔或插入加熱的黃銅嵌件可形成堅(jiān)固、可拆卸的緊固件。螺紋可直接建?；虼蛴『蠊ソz。

釘書釘和鉚釘：此解決方案適用于永久性組件，常用于需要耐用支撐的薄部件。

磁鐵、墊圈和按扣：在打印的外殼上添加磁鐵（可以在3D打印過(guò)程中將它們添加到零件中）可以創(chuàng)建實(shí)用且可拆卸的緊固件。卡扣式鎖也是一種有效的選擇，利用某些塑料的柔韌性來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)需膠水的機(jī)械鎖。燕尾榫、其他接頭或鉸鏈的集成使得各部分無(wú)需膠水或螺絲即可連接在一起。

物質(zhì)的化學(xué)鍵合和融合

一些技術(shù)使用化學(xué)劑或附加材料來(lái)加強(qiáng)零件之間的結(jié)合。

UV樹脂：非常適合SLA/DLP打印，UV樹脂通過(guò)在零件之間涂抹少量液態(tài)樹脂來(lái)形成堅(jiān)固、精確的接頭，然后在紫外線下固化。

兼容長(zhǎng)絲的熱熔：該技術(shù)使用熔融長(zhǎng)絲（可與3D筆一起使用）來(lái)形成類似于熱焊接的強(qiáng)力粘合。

3D筆還可用于將3D打印部件融合在一起。（圖片來(lái)源：3Doodler）

成功組裝的秘訣

在將兩塊物體粘合在一起之前，必須清潔和打磨接觸面。打磨會(huì)增加表面的粗糙度，從而改善接觸面和膠水的毛細(xì)作用。這使得粘合劑能夠更好地滲透和更有效地粘附，從而確保更牢固的粘合。

如果在組裝之前忽視了對(duì)零件的對(duì)齊，則可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)和外觀缺陷，而且一旦膠水干燥，就很難糾正。在修理之前花時(shí)間正確定位零件至關(guān)重要。使用夾具或裝配指南對(duì)于簡(jiǎn)化對(duì)齊非常有幫助。

為了最大限度地提高粘合力，還建議使用夾具或重物固定部件并施加壓力，以使膠水凝固。

涂抹薄層膠水也很重要，因?yàn)檫^(guò)多的膠水可能會(huì)產(chǎn)生明顯的過(guò)?，F(xiàn)象并影響組裝的強(qiáng)度。

打印部件時(shí)，考慮層方向非常重要。3D打印中的薄弱區(qū)域通常位于層之間，這會(huì)影響組件的強(qiáng)度。調(diào)整零件方向以盡量減少這些弱點(diǎn)是一種很好的做法。

使用與印刷材料不兼容的粘合劑會(huì)嚴(yán)重?fù)p害粘合性并使組裝無(wú)效。根據(jù)所用的塑料選擇合適的粘合劑非常重要。

打磨既可以最大限度地提高膠水的附著力，又可以對(duì)組裝好的部件進(jìn)行后處理，以獲得完美的效果。（圖片來(lái)源：EProjets Lab）

調(diào)整不當(dāng)或過(guò)于剛性的卡入式部件可能會(huì)在組裝過(guò)程中損壞，尤其是在材料缺乏柔韌性的情況下。建議測(cè)試原型的公差并相應(yīng)地調(diào)整打印設(shè)置。

最后，一些膠水和樹脂在固化時(shí)會(huì)釋放熱量，這會(huì)導(dǎo)致打印部件翹曲。因此，建議在進(jìn)行最終組裝之前先在樣品上測(cè)試產(chǎn)品的效果。

編譯整理：3dnatives