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Suggerimenti sulle grappe (parte 2): Belle scattanti
La capacità della plastica di piegarsi senza deformarsi in modo permanente consente di includere nei pezzi stampati, oltre alla semplice grappa a sbalzo dotata di gancio, una varietà di altri elementi di fissaggio a scatto, come:
• gli accoppiamenti anulari (tondi)
• gli accoppiamenti torsionali, che conservano la forza di ritorno utilizzando la torsione anziché il piegamento
• gli accoppiamenti a compressione che, dopo essersi compressi, riportano l'elemento di fissaggio in posizione.
Accoppiamenti a scatto anulari
Gli accoppiamenti a scatto anulari sono utilizzati in numerose applicazioni d'uso quotidiano, come i gancetti che chiudono i risvolti antivento delle giacche, gli accoppiamenti più grandi che bloccano il tappo sulla penna o i coperchi ancora più grandi dei contenitori di plastica per yogurt. Questi elementi sono progettati tutti per facilitare l'apertura e la chiusura. Alcuni accoppiamenti a scatto anulari, invece, sono utilizzati, con lievi modifiche, nei “tappi a prova di bambino”, che devono essere facili da aprire in una posizione ma praticamente impossibili da aprire in un'altra. E sebbene molte applicazioni resistano a ripetuti cicli di apertura e chiusura, gli accoppiamenti a scatto anulari possono essere utilizzati anche in applicazioni industriali che richiedono un fissaggio permanente, ottenuto in genere agendo sull'angolo dei bordi di bloccaggio dell'accoppiamento.
Il funzionamento degli accoppiamenti a scatto anulari si basa sempre su un meccanismo di allungamento e ritorno, che interessa in genere il componente femmina. Ciò limita il numero di materiali utilizzabili, ammettendo soltanto i tipi caratterizzati da limiti abbastanza alti di flessione della plastica (il limite di flessione è il punto in cui, dopo la deformazione, il materiale non riesce a tornare nella posizione iniziale). La deformazione massima consentita varia da materiale a materiale, andando dal 50% circa di deformazione a rottura della maggior parte delle plastiche rinforzate all'oltre 70% di deformazione a rottura dei polimeri più elastici. Per informazioni più dettagliate sulla progettazione degli accoppiamenti a scatto anulari, clicca qui.
Accoppiamenti a scatto torsionali
All'apertura, gli accoppiamenti a scatto torsionali sono in grado di conservare la forza di chiusura applicando un avvitamento a una barra di torsione sul punto di perno del braccio, a differenza della grappa a sbalzo, che applica invece un piegamento del braccio flessibile. Ma per molti altri aspetti (ad esempio, il progetto del gancio), l'accoppiamento a scatto torsionale è simile alla grappa a sbalzo. Le grappe oscillanti sono un classico esempio di accoppiamento a scatto torsionale. Per informazioni più dettagliate sulla progettazione degli accoppiamenti a scatto torsionali, clicca qui.
Accoppiamenti a scatto a compressione
Gli accoppiamenti a scatto a compressione (o bloccati) possono assumere diverse forme. Una è quella dell'accoppiamento composto a coda di rondine usato nel Design Cube di progettazione Protomold (Figura 1). Questa grappa a coda di rondine (si estende in due direzioni) fa incastrare due facce del cubo. In una direzione, il componente maschio presenta una forte rastrematura, creando così un collegamento inscindibile tra i due componenti. Nell'altra direzione, invece, il connettore maschio ha una rastrematura appena accennata, che crea un collegamento semplice da aprire quando si vuole smontare il cubo. Quando il connettore maschio è spinto in posizione, il materiale dei componenti maschio e femmina viene compresso e poi rilasciato una volta che l'accoppiamento ha raggiunto la posizione bloccata.
Figura 1: La grappa a coda di rondine si estende in due direzioni facendo incastrare due facce del cubo.
Un altro esempio di accoppiamento a scatto a compressione è impiegato nel sistema di assemblaggio dei Reptangles™. In questo caso, è stato necessario progettare un connettore in grado di combaciare quando i pezzi entrano in contatto da qualsiasi direzione in un arco di 90°. Il connettore brevettato (Figura 2) è costituito da un arco triangolare che si incastra nella scanalatura corrispondente. Le “dita” delle pareti della scanalatura afferrano la parte cava al di sotto dell'arco, bloccando saldamente i pezzi, ma senza ostacolarne lo sganciamento.
Figura 2: I connettori ad arco si incastrano nella scanalatura formando un accoppiamento bloccato.
Un accoppiamento a scatto a compressione rischia di compromettere la realizzabilità dello stampo. In alcuni casi, è possibile realizzare il connettore come un “estrattore”: il pezzo ha un leggero sottosquadro ma il materiale si flette agevolando l’espulsione (per maggiori informazioni sugli estrattori, leggi questo vecchio Suggerimento di progettazione Protomold). Nel caso dei Reptangles, non è stato necessario utilizzare estrattori perché l'arco e la scanalatura dei connettori sono stati formati entrambi mediante chiusure scorrevoli che, attraversando i fori nel pezzo, hanno formato le parti inferiori degli elementi sporgenti.
L'ampia varietà di grappe e accoppiamenti a scatto dà ai progettisti una grande libertà creativa nella realizzazione dei connettori integrati.
Per leggere Suggerimenti sulle grappe (parte 1), clicca qui.
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