Изделия из картона

Использование соединений с тугой посадкой (press-fit) позволяет собирать из плоских деталей, полученных из листовых материалов с помощью лазерной резки или раскроя на фрезерном станке, сложные пространственные конструкции без применения крепежа или клея. Такая техника позволяет создавать как прототипы, так и функциональные изделия, как компактные объекты, так и масштабные сооружения. Прочность отдельных соединений и самой конструкции в целом определяются используемым материалом и геометрией интерферирующих элементов.

Пожалуй, идеальным материалом для создания концептуальных прототипов и «арт-объектов» является гофрированный картон — он доступен, прекрасно режется лазером, до определенной степени прощает ошибки в расчете посадки в соединительных элементах.
Прочность соединения press-fit определяется, прежде всего, разницей между толщиной материала и шириной паза в элементах. Для гофрированного картона ширина паза может быть значительно (до 25%) меньше толщины материала — при соединении элементов эта разница будет компенсирована деформацией податливого материала.

Изделия из фанеры

Для различных древесных плит (фанера, МДФ, ОСП) разница между шириной паза и толщиной материала должна быть минимальной - для плит с толщинами 8…16 мм можно рекомендовать занижение ширины паза относительно толщины материала на 0,1…0,3 мм. Чем туже посадка, тем прочнее соединение, но тем сложнее осуществлять сборку — слишком узкие пазы при сборке потребуют значительные усилия. Чрезмерно тугая посадка при работе с древесными плитами, возможно, сделает необходимым использование струбцин или киянки, но большой проблемой не станет

При подборе оптимальной ширины паза для press-fit необходимо помнить о следующих моментах:
1. Толщина материала никогда не соответствует маркировке. Каждый лист материала необходимо аккуратно измерить с помощью штангенциркуля или микрометра и лучше, не менее чем в трех местах. Толщина листового материала может отличаться как от партии к партии, так и внутри партии и даже в пределах одного листа.
2. Ширина реального паза никогда не будет абсолютно совпадать с моделью. Если элементы вырезаются с помощью лазера, то необходимо учитывать ширину прожига (которая, в свою очередь, будет зависеть от типа материала и его толщины и, в меньшей степени, от режима резки). Если элементы вырезаются с помощью вращающейся фрезы, то и тут, каким бы точным не был станок, возможны сюрпризы. Во-первых, диаметр фрезы может отличаться от номинального, во-вторых, из-за радиальных биений, ширина прорези может быть большей, чем диаметр фрезы.

Помимо разницы между толщиной материала и шириной зазора при проектировании press-fit конструкций, необходимо учитывать особенности технологического метода, с помощью которого будут изготавливаться элементы. Если диаметр лазерного луча для большинства задач пренебрежимо мал, чтобы брать его в расчет, то с диаметром фрезы всегда приходится считаться. Фрезерным раскроем нельзя вырезать прямой внутренний угол — в нем всегда останется скругление с радиусом, близким к половине диаметра фрезы, что сократит эффективную глубину паза и детали просто не вставятся друг в друга до конца. Поэтому в моделях для press-fit элементов в углах пазов необходимо предусматривать дополнительные «карманы».

Изделия из акрила

Пожалуй, из используемых в ФАБЛАБ материалов, в press-fit конструкциях акрил самый капризный. Натяг при работе с акрилом следует подбирать особенно тщательно — низкий коэффициент трения не позволит получить надежного сцепления при недостаточном натяге, а хрупкость материала приведет к его разрушению при натяге избыточным.

Для акрила всегда приходится подбирать зазор экспериментально, для чего хорошо подходят напоминающие расчески заготовки с рядом пазов, центральный из которых по своей ширине соответствует номинальной толщине материала, вниз от центрального уходят пазы с последовательным уменьшением ширины, а вверх — с увеличением. Вырезанная на лазере такая «расческа» позволяет быстро подобрать достаточно, но не чрезмерно тугую посадку. Для акрила толщиной 2...6 мм можно рекомендовать шаг уменьшения/увеличения ширины паза в экспериментах с «расческой» равный 0,05 мм.