Schroefdraad in je print: inserts en tappen

Vroeg of laat wil je iets aan een print vastschroeven. Een deksel op een kastje, twee helften van een groot model op elkaar, een paneel dat af en toe open moet. Een schroef rechtstreeks in het plastic draaien werkt een paar keer, daarna is het gat uitgesleten. Er zijn drie routes die wel blijven houden: draad meeprinten, draad tappen en smeltinserts. Welke je kiest hangt af van hoe vaak de verbinding open moet, en je filament bepaalt hoeveel de draad daarna hebben kan.

Route 1: draad meeprinten

Grove draad kun je gewoon in je model ontwerpen en meeprinten. Dat werkt goed voor doppen, deksels en stelvoeten: draad van M10 of groter, met zo'n twee tienden van een millimeter speling tussen binnen- en buitendraad. Onder de M8 wordt meeprinten zelden een succes, want het profiel wordt dan fijner dan een nozzle van 0,4 mm kan neerleggen. Print draad zo verticaal mogelijk, met het gat omhoog, dan blijft het profiel rond en schroeft alles soepel. Kunststof op kunststof is hier de sterke combinatie; een stalen bout die er vaak in en uit gaat, slijt geprinte draad snel uit.

Route 2: tappen

Met een gewone metalen tap snijd je draad in een geprint gat, net als in metaal maar met veel minder kracht. Print het gat op de kerndiameter van de draad, voor M5 is dat 4,2 mm, draai de tap er rustig in en draai af en toe een slag terug om de spanen te breken. Dit is de snelste route en hij kost bijna niets. De beperking: draad in plastic slijt bij elke montage een beetje, dus dit is de keuze voor verbindingen die je zelden losmaakt. Voor zelftappende schroeven geldt hetzelfde verhaal, alleen zonder tap.

Route 3: smeltinserts

Een smeltinsert is een messing busje met binnendraad en kartels aan de buitenkant. Je print een gat dat een fractie kleiner is dan de insert, de fabrikant geeft de juiste maat op, en drukt hem er langzaam in met de punt van een soldeerbout. Het plastic vloeit om de kartels en na het afkoelen zit er een metalen draad in je print die honderden keren meegaat. Dit is de route voor alles wat vaak open moet. Wij verkopen die inserts zelf niet; elektronicawinkels en printerwebshops wel. Een alternatief zonder soldeerbout is een moer in een zeskantige uitsparing, zoals beschreven bij het printen van behuizingen voor elektronica.

Wat je filament met de verbinding doet

• PLA is het stijfste van de drie en tapt daardoor de strakste draad. Smeltinserts gaan er door de lage smelttemperatuur moeiteloos in. De beperkingen: PLA kruipt onder constante spanning, een strak aangedraaide bout zit na maanden losser dan je hem achterliet, en boven de 55 graden verliest het zijn stevigheid. Prima binnenshuis, niet naast iets warms.
• PETG is taaier, waardoor getapte draad en inserts minder snel uitscheuren als je te enthousiast aandraait. Het houdt zich tot zo'n 75 graden en is daarmee de allrounder voor functionele verbindingen. Bij het tappen voelt het iets taai; langzaam draaien en vaak spanen breken helpt.
• ABS laat zich van de drie het prettigst nabewerken: tappen, boren en schuren gaan soepel, en het verdraagt de meeste warmte. De logische keuze voor verbindingen bij lampen, motoren of in de auto.

Zien hoe het werkt

In deze video (Engels) test CNC Kitchen hoe sterk smeltinserts in een 3D-print werkelijk zijn.

Het ontwerp bepaalt de helft

Draad houdt vast in massief materiaal, niet in infill. Geef schroefgaten daarom minstens vier wandlijnen, of ontwerp een verdikking rond het gat van ruwweg twee keer de diameter van de insert of schroef. Print gaten waar het kan verticaal; liggende gaten zakken iets in en worden ovaal, dus boor of ruim die even na voordat je gaat tappen. En draai met gevoel aan: het moment waarop metaal in plastic doldraait komt eerder dan je denkt, en een metalen ring onder de schroefkop verdeelt de druk over meer materiaal.

Voor de meeste schroefverbindingen is PETG het beste startpunt: taai genoeg voor inserts en bestand tegen een beetje warmte. Binnenshuis en zonder zware belasting volstaat PLA prima, en wordt het warm of wil je veel nabewerken, dan pak je ABS. De inserts koop je elders; het materiaal waar de draad in houdt, ligt hier op de plank.