heat-set insert, สกรูเกลียวปล่อย หรือ น็อตฝัง: ขนาดรูและผนังรอบรู

ชิ้นงานพิมพ์ต้องมีเกลียวทุกจุดที่จะเปิดปิด ฝาช่องถ่าน บอร์ดที่ยึดบนเสา ขาแขวนผนัง มีสามวิธีที่ใช้กันมาก วิธีที่ถูกขึ้นกับว่าจะถอดสกรูบ่อยแค่ไหนเป็นหลัก บทนี้เทียบทั้งสามแบบ เอาขนาดรูจากตารางของผู้ผลิต แล้วคำนวณเสาสำหรับ insert M3 ให้ดูทีละขั้น

ตัวเลขอ้างอิงเครื่อง FDM หัว 0.4 mm รูที่พิมพ์ออกมาจะเล็กกว่าแบบเสมอ ดูเรื่อง hole compensation ในพิมพ์ให้ได้ขนาดตรง

เทียบสามวิธี

	heat-set insert	สกรูเข้าเนื้อพลาสติก	น็อตฝัง (captive nut)
คืออะไร	ปลอกทองเหลืองที่ใช้ความร้อนกดลงในรู	สกรูกัดเกลียวเองในเนื้อพลาสติก	น็อตมาตรฐานวางในช่องหกเหลี่ยม
เหมาะกับ	ฝาที่เปิดบ่อย	ชิ้นที่ประกอบครั้งสองครั้ง	ต้องการแรงบีบสูง ใช้ของหาง่าย
เครื่องมือเพิ่ม	หัวแร้ง ถ้าได้หัวสำหรับ insert ยิ่งดี	ไม่ต้อง	ไม่ต้อง
สึกไหม	เกลียวทองเหลืองทนนาน	ขันใหม่แต่ละครั้งเกลียวหลวมขึ้น	เกลียวเหล็กทนนาน
ต้องออกแบบอะไร	เสาที่มีผนังหนาพอ	เสาที่มีผนังหนาพอ	ช่องใส่น็อต มักต้องมีสะพานด้านบน

heat-set insert: ขนาดรูดูจากตาราง

รูสำหรับ insert ผู้ผลิต insert เป็นคนกำหนด ไม่ใช่ขนาดเกลียว ตารางข้างล่างเป็นของ insert ยี่ห้อหนึ่ง (CNC Kitchen ตามที่ร้านตัวแทนลงไว้) ผู้ผลิตอื่นใช้ขนาดต่างกัน ให้ดูตารางของ insert ที่ซื้อมาเสมอ

insert	ยาว	รู	ผนังขั้นต่ำ
M2	3.0 mm	3.2 mm	1.3 mm
M3 มาตรฐาน	5.7 mm	4.0 mm	1.6 mm
M3 สั้น	3.0 mm	4.0 mm	1.6 mm
M4	8.1 mm	5.6 mm	2.1 mm
M5	9.5 mm	6.4 mm	2.6 mm

หลักออกแบบจาก CNC Kitchen

• รูตันลึกกว่า insert ราว 1 mm ให้พลาสติกที่ถูกดันมีที่ไป รูทะลุไม่ต้องยาวกว่า insert
• รูตรง ไม่เรียว และปกติ ไม่ต้องทำ chamfer ที่ปากรู
• รูควรใหญ่พอให้เดือยหัวแร้งสอดเข้าได้สบาย รูพิมพ์มักออกมาเล็ก พิมพ์แผ่นทดสอบที่มีรูหลายขนาด แล้วเลือกขนาดที่ใช้ได้

ความหนาผนังคือส่วนที่คนมักข้าม ผนังบางเกินไป เสาจะแตกหรือปูดตอนกดทองเหลืองลงไป

ตัวอย่างคำนวณ: เสา M3 สำหรับฝา PETG

ฝาเปิดบ่อย จึงใช้ insert M3 มาตรฐาน (ยาว 5.7 mm) ชิ้นงานพิมพ์ด้วย PETG ที่ 240 °C

1. รู: 4.0 mm ตามตาราง พิมพ์ทดสอบก่อน ถ้าเดือยหัวแร้งเข้าไม่ได้ ลอง 4.1 mm
2. ความลึก: 5.7 + 1 = 6.7 mm ปัดเป็น 7 mm
3. ผนัง: อย่างน้อย 1.6 mm หัว 0.4 mm พิมพ์ผนังเส้นละราว 0.45 mm 1.6 mm คือ 3.6 เส้น ปัดขึ้นเป็น 4 เส้น ราว 1.8 mm ผนังจะเป็นเนื้อพลาสติกเต็ม ไม่มีช่องว่างกลางผนัง
4. เส้นผ่านศูนย์กลางนอกของเสา: 4.0 + 2 × 1.8 = 7.6 mm ปัดเป็น 8 mm
5. หัวแร้ง: สูงกว่าอุณหภูมิพิมพ์ 10–20 °C คือ 250–260 °C

ใน slicer ตั้งจำนวนผนังให้พอที่เสาเป็นผนังล้วน ไม่มี infill infill รอบ insert ทำให้ทองเหลืองไม่มีเนื้อให้ยึด

วิธีฝัง insert

ขั้นตอนตามที่ CNC Kitchen แนะนำ

1. ตั้งหัวแร้งสูงกว่าอุณหภูมิพิมพ์ 10–20 °C ตัวอย่างของเขา: PLA ราว 225 °C, PETG ราว 245 °C, ABS ราว 265 °C
2. วาง insert บนหัวแร้ง (หรือบนปากรู) แล้วปล่อยให้จมลงด้วยแรงกดเบา ๆ อย่าฝืน ความร้อนทำงานเอง
3. หยุดที่ราว 90% ของความลึก ยกหัวแร้งออก แล้วใช้ของแบน ๆ กดส่วนที่เหลือให้เสมอผิวและตั้งฉาก
4. กดค้างไว้สองสามวินาที insert ที่เพิ่งละลายมักดันตัวกลับขึ้นมา

ร้อนเกินแย่กว่าเย็นไปนิด พลาสติกที่ร้อนเกินจะเสื่อม และ insert จะจมลึกเกินหรือเอียง

สกรูเข้าเนื้อพลาสติกตรง ๆ

ผู้ผลิตสกรูสำหรับพลาสติกมีตารางออกแบบเสาสำหรับชิ้นงานฉีด ตารางของ Screwerk สำหรับสกรูพลาสติกของเขา คิดเป็นจำนวนเท่าของขนาดสกรู d

พลาสติก	รู	เสานอก	ความยาวเกลียวที่กินเนื้อ
ABS	0.86 × d	2.0 × d	2.0 × d
PET	0.81 × d	1.85 × d	1.7 × d
PC	0.89 × d	2.5 × d	2.2 × d

หลักทั่วไปของเขาคือรูราว 0.8 × d สกรูสำหรับพลาสติกขนาด 3 mm: รูราว 2.4–2.6 mm เสาราว 6 mm เกลียวกินเนื้ออย่างน้อย 6 mm ข้อมูลนี้มาจากงานฉีด รูพิมพ์จะเล็กกว่า พิมพ์เสาทดสอบก่อนใช้จริง บทออกแบบกล่องใส่บอร์ดใช้รู 2.5–2.8 mm สำหรับสกรู M3 ขันเข้าพลาสติก ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นใกล้เคียงกัน

ใช้วิธีนี้กับชิ้นที่ประกอบครั้งเดียว ถอดแต่ละครั้งเกลียวจะถูกขูดออกไปทีละนิด

น็อตฝัง

ช่องหกเหลี่ยมจับน็อตมาตรฐานไว้ไม่ให้หมุน ISO 4032 กำหนดน็อต M3 กว้างข้ามด้านแบนไม่เกิน 5.5 mm โปรเจกต์กล้องจุลทรรศน์ OpenFlexure ทดสอบแล้วเลือกช่องกว้าง 5.7 mm เผื่อด้านแบน 0.2 mm แต่มุมของน็อตยังติดผนังไม่ให้หมุน ทำช่องลึกกว่าความหนาน็อตราว 0.2–0.3 mm (วัดน็อตจริง M3 หนาราว 2.4 mm)

วางช่องได้สองแบบ

• ช่องเสียบจากด้านข้าง น็อตไถลเข้าจากขอบ พิมพ์ง่าย ขันสกรูแล้วน็อตหลุดไม่ได้
• ช่องเปิดจากด้านล่าง รูสกรูเหนือช่องเริ่มกลางอากาศ เครื่องต้องพิมพ์สะพาน ใช้ชั้นเสียสละ (sacrificial layer) หรือสะพานไขว้ ซึ่งอยู่ในบทออกแบบให้ไม่ต้องใช้ support

ข้อผิดพลาดที่เจอบ่อย

• ใช้ขนาดเกลียวเป็นขนาดรู insert M3 ต้องใช้รูราว 4 mm ไม่ใช่ 3 mm
• เสาบาง หรือมี infill รอบ insert เสาแตก หรือ insert หมุนฟรี
• หัวแร้งร้อนจัดแล้วกดแรง insert เอียงและจมลึกเกิน
• รูตันยาวเท่า insert พอดี พลาสติกที่ถูกดันไม่มีที่ไป insert โผล่พ้นผิว
• ขันสกรูเข้าเนื้อพลาสติกกับฝาที่เปิดทุกสัปดาห์ ไม่กี่สัปดาห์เกลียวก็รูด

ความปลอดภัย

หัวแร้งและทองเหลืองร้อน 200–270 °C ใช้แหนบหรือเครื่องมือจับ insert ห้ามใช้นิ้ว วางหัวแร้งกลับบนแท่นทุกครั้งระหว่างฝังแต่ละตัว พลาสติกที่ละลายมีควัน ทำในที่อากาศถ่ายเท โดยเฉพาะ ABS/ASA

แหล่งข้อมูล

• Tips & tricks for heat-set inserts used in 3D printing — CNC Kitchen
• CNC Kitchen threaded inserts, ตารางขนาด — 3DJake
• Screws for plastics, ตารางออกแบบเสา — Screwerk
• Basing M3 nut trap sizes off ISO 4032 — OpenFlexure Microscope (GitLab)