Design Challenge #02

Schnapphaken, die nicht abbrechen: Arm länger machen, nicht dicker

Warum brechen Schnapphaken? Beim Biegen wird die Außenseite des Arms gedehnt. Diese Dehnung wächst mit der Dicke, sinkt aber mit dem Quadrat der Länge. Bei gleicher Auslenkung von 0.8 mm dehnt sich ein kurzer Arm um 3 %, ein doppelt so dicker um 6 % und ein doppelt so langer nur um 0.75 % (einfache Formel für einen geraden Balken).

Video auf Englisch, mit deutschen Untertiteln.

Was du lernst

  • Längerer Arm statt dickerer
  • Fuß verrunden, Haken anschrägen
  • Flach drucken, Bahnen entlang des Arms

Kapitel

  1. 0:00Die Aufgabe
  2. 0:36So funktioniert ein Schnapphaken
  3. 0:54Warum Arme brechen
  4. 1:37Konstruktionsregeln
  5. 2:06Der Druck
  6. 2:36Zusammenfassung

Pause und raten

Dein Schnapphaken ist gerissen. Was änderst du? (tippen für die Antwort)
  1. Dickerer Arm
  2. Längerer Arm
  3. Größerer Haken

In dieser Folge erwähnt

Vollständiges Transkript

Eine Schnappverbindung (Snap-Fit) hält einen Deckel, ein Batteriefach oder ein Gehäuse ganz ohne Schrauben. Die Challenge heute: eine, die einrastet und nicht gleich beim ersten Mal abbricht.

Du kennst das. Du drückst den Deckel drauf, und knack. Der kleine Haken bleibt zurück. Oder er ist so steif, dass er nicht reingeht. Oder er rastet ein und springt wieder auf.

Pause, rate mal. Dein Schnapphaken ist gebrochen. Was änderst du? A: ein dickerer Arm. B: ein längerer Arm. Oder C: ein größerer Haken?

Es ist B, ein längerer Arm. Und ein dickerer Arm? Der macht es sogar schlimmer. Schauen wir, warum. Und ein größerer Haken heißt nur mehr Biegung.

Das ist das kostenlose Modell von heute: ein Clip und eine Hülse. Zieh die Hülse ab, und du siehst zwei Arme. Jeder Arm ist eine kleine Feder mit einem Haken am Ende.

Reindrücken: Die schräge Seite des Hakens gleitet die Öffnung hoch. Der Arm biegt sich weg. Ist der Haken am anderen Ende durch, federt der Arm zurück, und die flache Seite hakt ein.

Wenn sich ein Arm biegt, dehnt sich seine Außenhaut. Diese Dehnung (Strain) lässt Kunststoff brechen. Für einen einfachen geraden Arm: 1.5 mal Dicke, mal Biegung, geteilt durch Länge zum Quadrat.

Biegen wir also drei Arme um dieselben 0.8 mm. Ein kurzer Arm dehnt sich um 3%. Doppelt so dick: 6%. Doppelt so lang: nur 0.75%. 4-mal weniger. Bonus: Bei gleicher Biegung braucht der lange Arm etwa 8-mal weniger Kraft zum Reindrücken.

Denk an einen Zweig und einen dicken Ast. Biege beide gleich weit, und der Ast bricht zuerst. Für PLA gilt als vorsichtige Faustregel: etwa 2% oder weniger.

PETG biegt sich weiter, bevor es bricht, und verzeiht mehr. Wir haben beide in Material Match verglichen.

Nächste Regel: Runde den Armansatz ab. An einer scharfen Innenecke beginnen Risse. Dieser Clip hat eine Verrundung von 0.8 mm, wo jeder Arm auf den Griff trifft.

Dann die Form des Hakens. Eine Rampe von etwa 30° vorne macht das Reindrücken leicht. Die Rückseite entscheidet, ob er je wieder rausgeht. Gerade: Er bleibt verriegelt. Schräg: Mit etwas Kraft lässt er sich lösen.

Dieser Clip hat gerade Rückseiten. Zum Lösen die beiden Haken zusammendrücken und ziehen. Deshalb biegen sich die Arme nach innen, in den Spalt von 4 mm zwischen ihnen.

Jetzt der Teil, bei dem man leicht danebenliegt: die Ausrichtung. Druck den Clip flach, damit die extrudierten Linien entlang des Arms laufen. Stehend laufen die Schichtlinien quer zum Arm. Beim Biegen reißen sie auseinander.

Jeder Arm ist 1.6 mm dick: etwa 4 Linien à 0.4. Stell die Linienbreite der Wände passend ein, nimm mindestens 2 Wände, und der Arm wird fast komplett als Wände gedruckt.

Und die Hülse? Jede Fläche bleibt 0.3 mm vom Clip entfernt, gemessen am Modell. Leg beide Teile flach hin. Keine Stützen nötig.

Kurz gesagt: Arm länger machen, nicht dicker. Ansatz abrunden, Haken mit Rampe. Und flach drucken, damit die Linien entlang des Arms laufen.

Clip und Hülse gibt's kostenlos zum Download. Druck sie, drück sie, und schreib mir in die Kommentare: Wofür würdest du eine Schnappverbindung nutzen? Ich bin Spoolbert, bis zum nächsten Mal.

Spoolbert

Spoolbert erklärt pro Folge ein 3D-Druckproblem, mit einem Gratis-Modell zum Testen der Lösung. Gemacht von EMBODY³, einem 3D-Druck-Atelier in Belgien.

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