Зазор (clearance) в snap-fit под усадку FDM
Смоделировал шип и гнездо в один размер — и деталь либо не лезет, либо болтается. Виноват не принтер: FDM печатает шире номинала, а пластик остывая сжимается, поэтому между «папой» и «мамой» замка обязательно закладывают зазор (clearance). Разберём, сколько именно закладывать на сторону под PLA, PETG и ABS, по какой формуле это считать — и почему «трескается» лечится вообще не зазором, а его путают чаще всего.
Содержание
- Зазор на сторону = база посадки + усадка·L, затем капы. Рекомендуемые базы: Свободно 0.45 / Плотно 0.30 / Туго 0.18 мм на сторону.
- Конкретно для шипа Ø5 при плотной посадке: PLA 0.315 / PETG 0.325 / ABS 0.335 мм на сторону — чем сильнее усадка материала, тем больше добавка.
- Мало зазора → клинит и не разъединить. Много зазора → болтается люфтом. Это две ПРОТИВОПОЛОЖНЫЕ ошибки, не путать.
- 🔴 Трещина — НЕ от зазора. Трескается от слишком тугой посадки или большого барба: деформация вставки превысила предел материала.
- Печатный флор зазора 0.12 мм на сторону — тоньше физически не разрешить, FDM-разброс склеит стенки.
Что такое зазор и почему без него FDM-замок клинит
Зазор (clearance) — это намеренный отступ на сопрягаемых поверхностях замка: сколько «воздуха» оставить между наружной стенкой шипа и стенкой гнезда, чтобы одно вошло в другое. Считается он на сторону (per side): диаметральный зазор всегда вдвое больше — 0.3 мм на сторону означает, что отверстие на 0.6 мм шире вала.
Почему нельзя моделировать шип и гнездо в одинаковый номинал? Два физических эффекта работают против вас. Первый — FDM кладёт пластик шире номинала: over-extrusion, «слоновья нога» на первых слоях, наплыв на углах и внешних контурах делают деталь чуть толще модели. Второй — остывая, пластик усаживается, и отверстие получается меньше номинала. Смоделировали впритык — после печати шип толще, гнездо теснее, и они не сходятся.
Поэтому зазор — не «неточность», а инженерная величина, которую закладывают заранее. Как именно строится «папа» и «мама» под каждый тип защёлки — в разборе типов snap-fit защёлок для FDM.
Формула: база посадки + усадка·L
В основе — простая, но честная формула, а не «поставьте 0.2 и молитесь»:
зазор на сторону = база_посадки + усадка(материал) · L, затем капы.
Первый член — база посадки: какую посадку вы хотите (свободную, плотную или тугую). Второй — компенсация усадки: она растёт с размером стыка L (длина/диаметр посадки), потому что чем крупнее деталь, тем больше миллиметров она стягивает при остывании. В конце результат проходит через капы (потолки и флор), чтобы не улететь ни в клин, ни в люфт.
Базовые значения посадки, на сторону:
| Посадка | База, мм/сторону | Когда брать |
|---|---|---|
| Свободно | 0.45 | часто собирать/разбирать, конструктор, детские сборки |
| Плотно (snug) | 0.30 | дефолт: держится, но снимается руками |
| Туго (press-fit) | 0.18 | почти неразъёмное, сажаете один раз |
Конкретные значения на сторону: PLA / PETG / ABS
Подставим усадку материала в формулу для типового шипа Ø≈5 мм при плотной посадке (база 0.30). Разница между материалами на мелком шипе небольшая — усадка·5мм даёт доли десятки, — но на крупном стыке она разъезжается сильно.
Значения по формуле для шипа Ø5, плотная посадка:
- Мелкий стык — материал почти не влияет: усадка·малый L даёт крошечную добавку.
- Крупный стык — материал решает всё: усадку·большой L надо компенсировать целиком.
- Подробнее про сами доли усадки — усадка PLA, PETG и ABS.
| Материал | Усадка | Зазор на сторону (плотно, шип Ø5) |
|---|---|---|
| PLA | 0.3% | 0.315 мм |
| PETG | 0.5% | 0.325 мм |
| ABS | 0.7% | 0.335 мм |
Три бага, которые путают: клинит / болтается / трескается
«Деталь не защёлкивается» — это не один симптом, а три разных диагноза, и лечатся они ПРОТИВОПОЛОЖНО. Если перепутать причину, крутить будете не тот винт и сделаете хуже.
Диагностическая таблица:
- Почему PLA трескается легче: у него предел деформации ~4%, у PETG — 7%. Хрупкий PLA лопается там, где вязкий PETG просто прогнётся.
- Держите прогиб защёлки ≤50% предела материала (запас 2× против поломки) и печатайте ось вставки вдоль слоёв, чтобы барб гнулся В ПЛОСКОСТИ слоёв, а не расслаивался.
- Под живучую защёлку важен и материал, и геометрия — см. материал под snap-fit сборку и толщину стенки под защёлку.
| Симптом | Настоящая причина | Что крутить |
|---|---|---|
| Клинит, не входит или не разъединить | Зазор МАЛ — FDM-разброс и усадка съели его, стенки склеились | Увеличить зазор: взять посадку свободнее |
| Болтается, люфтит, выпадает | Зазор ВЕЛИК — шип гуляет в гнезде | Уменьшить зазор: посадку туже; проверить калибровку экструзии |
| Трескается при вставке, лопается барб | НЕ зазор. Натяг велик или барб (undercut) большой — деформация превысила предел материала | Уменьшить барб, добавить галтель в корень балки, взять вязкий PETG |
Капы и флоры: почему зазор не бесконечно свободный
Компенсация усадки не растёт до бесконечности — иначе на крупной детали зазор раздулся бы до люфта. Каждая добавка упирается в потолки и флор:
- Потолок усадочной добавки локального шипа: 0.30 мм — маленький шип не раздувает зазор бесконечно.
- Относительный потолок: ≤15% радиуса штифта — иначе штифт болтается долей собственного тела.
- Абсолютный печатный флор: 0.12 мм на сторону — тоньше FDM не разрешит стабильно, стенки склеятся.
- На крупном седле кап снимается — там усадка реально большая (ABS·60 мм → +0.42 мм), и её нужно компенсировать целиком, а не срезать потолком.
Как выбрать базу под свой шов
Практическая шпаргалка, от чего плясать:
Если сомневаетесь — начните с Плотно 0.30 на PETG: вязкий материал прощает и посадку, и защёлку. А если считать для каждого шва не хочется — закажите печать у мастера: подгонку зазоров под материал он берёт на себя.
- Разъёмное, многоразовое (крышка, съёмная деталь, конструктор) → Свободно 0.45 или Плотно 0.30. Канон разъёмных швов — 0.2–0.5 мм на сторону.
- Постоянное, собрал один раз → Туго 0.18. Канон press-fit — 0.1–0.3 мм на сторону.
- Материал с большой усадкой (ABS, Nylon) → берите базу ниже — усадка добавит недостающее сама.
- Крупный стык → закладывайте запас: там усадка·L даёт основной вклад, а не база.
На чём основаны цифры
Соединения считают не «на глаз». Зазор замка складывается из посадки (по умолчанию 0.30 мм на сторону) и компенсации усадки материала — PLA 0.3%, PETG 0.5%, ABS 0.7% — а прогиб защёлки закладывают с запасом не меньше двукратного по пределу деформации пластика (PLA около 4%, PETG около 7%). Геометрия консольных защёлок следует инженерному канону snap-fit Bayer/Covestro «Snap-Fit Joints for Plastics».
Числа — из инженерных справочников по FDM; величины snap-fit — по Bayer/Covestro. Материал подготовила редакция BunnySplit.
Частые вопросы
Сколько зазора закладывать в snap-fit для PLA?
Плотная посадка — база ~0.3 мм на сторону; для шипа Ø5 по формуле выходит 0.315 мм (диаметрально это 0.63 мм). PLA усаживается мало (0.3%), поэтому добавка на размер небольшая. Для разъёмного многоразового шва берите свободнее — 0.4–0.45 мм на сторону.
Почему напечатанная защёлка трескается?
Почти всегда НЕ из-за зазора. Трещина — от слишком тугой посадки или большого барба (undercut): деформация при вставке превысила предел материала. Ужимать зазор нельзя, станет хуже. Уменьшите барб, добавьте галтель в корень балки и печатайте из PETG (предел деформации 7% против 4% у PLA).
Деталь болтается в гнезде — что делать?
Зазор велик. Возьмите посадку туже (0.18 вместо 0.30 на сторону) либо проверьте калибровку экструзии: over-extrusion непредсказуемо раздувает и шип, и гнездо. Болтается — это про зазор, а не про материал.
Зазор считается на сторону или на диаметр?
На сторону. Диаметральный зазор равен удвоенному значению на сторону: 0.3 мм на сторону означает отверстие на 0.6 мм больше вала. Все базы в этой статье (0.45 / 0.30 / 0.18) — на сторону.
Нужно ли менять зазор под ABS?
Да. ABS усаживается 0.7% против 0.3% у PLA — гнездо ужмётся сильнее. Усадку·L закладывают в зазор отдельно; вручную берите чуть больше, особенно на крупных стыках (седло 60 мм → добавка +0.42 мм).
Не хотите возиться сами?
Закажите печать у мастера: вы описываете задачу, а цену, срок и способ получения согласуете с ним. Или опубликуйте задачу на бирже заказов — мастера откликаются на неё с ценой и сроком.
Печатаете на заказ? Продавайте свои модели и услуги на BunnySplit