インサートは体積を押しのける。その行き先を決めているのは穴径である

二つの修正、そして同じ修正ではない

最も票を集めた返信は一行です。穴を大きくすること。 二番目の 356 点は別のことを言っています。穴径の精度校正を行い、 結果をスライサーに保存すること、そして フィラメントごとにやり直すこと。PLA の結果は PETG の結果にはならないから。

この二つは別の問題を直していて、たまたま同じ寸法に着地しているだけです。

二つは足し合わさります。片方だけ直すと、もう片方をずっと追いかけることになります。 投稿者は結局どちらもやっていて、ただ分けて呼んでいなかっただけです。 CAD で穴を 0,5 mm 大きくし、 PETG の収縮が思ったより大きいと気づき、さらに 0,3 mm 足しています。

そのスレッドで誰もしていない計算

圧入インサートは、自分より小さい穴に押し込まれる中実の黄銅の本体です。 樹脂は消えるのではなく、移動するだけです。押しのけられる体積は、 二つの径のあいだの円環に、かかり長さを掛けたものになります。

V =（π/4）×（d_{インサート}² − d_穴²）× L

よくある M3 のインサートで計算します。メーカーのカタログでは、この寸法はおよそ 外径 4,6 mm、長さ 5,7 mm、M3 ねじの谷の径は約 2,5 mm で、 内側の断面積は 4,91 mm² になります。押しのけられた樹脂がその内側を上がるなら、 それがまさに訴えられている症状ですが、どこまで上がるか。

3,8 mm では、余った樹脂のほうが、それを受け入れる内側の空間より多くなります。 この境目は誰かが実験で見つけなければならないものではなく、 二つの径と一つの長さから落ちてきます。

では面取りをうんと大きく。どれだけ大きくか

投稿の最後にあった問いには、「いいえ」ではなく本当の答えを返す価値があります。 面取りはたしかに余った材料が収まる場所です。問題はどれだけ入るかで、 それは回転体の環なので小さくなります。

彼が持っていた面取りは、吸収すべき体積より三桁小さいものでした。 0,5 度の面取りは導入部であり、導入部は役に立つものですが、たまり場ではありません。 45 度 × 1 mm というまともな面取りでさえ、4 mm の穴では大きい部類ですが、 余剰の三分の一ほどしか取りません。ですから、大きくするのは正しく、 それが梃子ではないというのも正しい。穴径だけが、余剰を別の場所に停めるのではなく、 余剰そのものを減らす項です。

この数字が上限である理由

上の計算は余剰を実際より大きく見積もっています。理由は三つで、 そのうち二つは印刷部品に固有のものなので、知っておく価値があります。

• インサートは円柱ではない。ローレット、逃げ溝、テーパがあるため、実際の本体が押しのける量は二つの径のあいだの円環より少なくなります
• 印刷部品は中実ではない。外壁と充填のあいだに空隙があり、軟化した樹脂はそこへ押し込まれます。成形されたボスには同等の行き先がないので、印刷部品は射出成形向けに書かれたカタログが示すより、きつい穴に耐えます
• 溶融樹脂は締め固まる。体積の一部は移動ではなく密度になります

どれも議論の向きは変えず、補正の大きさだけを変えます。 ただし、成形ボス用の穴径表を印刷部品にそのまま持ち込むのは出発点として誤りで、 しかも多くの人の予想と逆の向きに誤っています。 印刷部品はふつう、より小さいすきまを求めるからです。

規格の側で見つかったものと、見つからなかったもの

圧入インサートの穴径はメーカーのカタログから来ており、 樹脂、充填材、インサートの形状によって変わります。 メーカーは樹脂部品用インサートとして DIN 16903 を挙げており、 検索によれば少なくともその R 形は廃止されています。 私たちはその規格を読んでいないので、 このページにはそこから引用した一文もなく、どのメーカーの穴径表も転載していません。 上の計算の役目は、渡された表がどれであれ、 表が黙っている単位でそれを検算できるようにすることです。

この記事は手順 1、相手材を扱います。全体の順序は相手材、ねじ、頭部、駆動部、表面処理、書類で、これを崩すと微調整ではなく手直しになる理由はねじの決め方にあります。

よくある質問

圧入インサートを入れると、なぜ樹脂がねじ部へ這い上がるのですか。

インサートが樹脂の体積を押しのけ、その体積がどこかへ行かなければならないからです。よくある M3 のインサートは外径およそ 4,6 mm、長さ 5,7 mm で、4,0 mm の穴ならおよそ 23 立方ミリメートルの余剰が残ります。M3 インサートの内側の断面積は 4,9 平方ミリメートル近くなので、余剰が内側を通るなら約 4,7 mm 上がり、インサート長さの 83 % になります。3,8 mm の穴では、余剰のほうが内側の空間より多くなります。

面取りを大きくすれば直りますか。

助けにはなりますが、梃子ではありません。面取りは回転体の環なので、思われているよりずっと入りません。Ø4,0 の穴では、0,5 度 × 0,5 mm の面取りに入るのは約 0,01 立方ミリメートルで、余剰は 23 に近い。その穴では大きい部類の 45 度 × 1 mm でも、三分の一ほどしか取りません。余剰を別の場所に停めるのではなく余剰そのものを減らす項は、穴径だけです。

穴はどれだけ大きくすればよいですか。

それはインサートの供給者から来るもので、樹脂、充填材、インサートの形状によって変わるため、このページは数字を出しません。計算が与えてくれるのは、渡されたどの数字でも検算できる方法です。検討している穴径での押しのけ体積を出し、それがどこへ行く想定なのかを問うてください。元のスレッドでは、投稿者はすでに大きくした穴にさらに 0,3 mm 足しており、その一歩だけで押しのけ体積は半分になります。

同じ穴が PLA では通って PETG では通らないのはなぜですか。

二つの効果が重なっています。印刷された穴は CAD モデルの穴ではなく、その差は材料によります。だからそのスレッドの二番目の答えは、フィラメントごとに穴径の精度校正を保存することを勧めています。そのうえで、仕上がりの穴径が決まればインサートは同じ体積を押しのけます。投稿者は両方に当たりました。PETG の収縮が予想より大きく、その上でさらにすきまが必要でした。

射出成形のボス用の穴径表を、印刷部品に使えますか。

出発点として誤りで、しかも予想と逆の向きに誤っています。印刷部品には外壁と充填のあいだに空隙があり、軟化した樹脂がそこへ押し込まれます。成形ボスにはそれがないので、印刷部品は成形用の表が示すよりゆるい穴ではなく、きつい穴に耐えることが多くなります。表は最初の当たりとして扱い、押しのけ体積で検算してください。

参考資料

• r/3Dprinting —— 出発点になったスレッド。PETG の収縮についての投稿者自身の追記と、票数上位二つの答えを含む
• r/3Dprinting —— 圧入インサートより良い方法はあるか。ここではこの問いがどれだけ頻繁に尋ねられるかの証拠としてのみ挙げている

このページの押しのけ体積の計算は私たち自身のもので、二つの径と一つの長さがあれば誰でも再現できる。例で使ったインサートの寸法、M3 でおよそ外径 4,6 mm、長さ 5,7 mm は、規格ではなくメーカーのカタログにある代表的な寸法であり、別のメーカーのインサートなら数字は変わる。持ち帰れるのは計算であって、表ではない。この計算は上限であり、その理由は本文の三点である。穴径の推奨はしていない。それはインサートの供給者に属し、樹脂、充填材、インサート形状によって変わるからである。メーカーは樹脂部品用インサートとして DIN 16903 を挙げており、検索によれば少なくとも R 形は廃止されている。その規格は読んでおらず、ここに引用は一つもない。圧入インサートのボス寸法を扱う ISO 規格も見つけられなかった。元のスレッドで最も票を集めた返信は、この主題で知られた実験動画のシリーズを指しているが、その基礎データは読んでおらず、数値も一つも引いていない。印刷部品における圧入インサートの引抜き強さについて、引用するに足る発表された測定も見つからなかったので、このページは強度の主張をしていない。