Wydruki z tworzyw sztucznych mają wiele zalet – są lekkie, szybkie w produkcji i tanie. Mają jednak jedną słabość: gwinty w plastiku z czasem się wyrabiają. Rozwiązaniem są inserty (insert nuts, tuleje gwintowane), czyli metalowe wkładki osadzane w plastikowym elemencie, które pozwalają tworzyć stabilniejsze i trwalsze połączenia śrubowe. Inserty można zastosować również w druku 3D, o czym opowiemy w tym wpisie.
Czym są inserty?
Insert to mały element – najczęściej z mosiądzu lub stali – posiadający wewnętrzny gwint oraz zewnętrzne nacięcia lub rowki.
W druku 3D używa się głównie insertów termicznych, które wprowadza się do otworu w modelu przy użyciu rozgrzanego narzędzia, zwykle lutownicy.
Kiedy metal się nagrzewa, topi cienką warstwę plastiku wokół siebie i „wkleja się” w model. Po ostygnięciu tworzy sztywne, bardzo mocne połączenie.
fot.: Przykład elementu z metalowymi insertami.
Dlaczego warto stosować inserty?
✅ Trwałość – metalowe gwinty nie zużywają się, nawet przy częstym odkręcaniu i dokręcaniu;
✅ Estetyka – połączenie wygląda profesjonalnie, minimalizujemy ryzyko pęknięć i deformacji plastiku;
✅ Precyzja – metalowy gwint będzie pasował idealnie, niezależnie od jakości wydruku;
✅ Odporność na temperaturę i wibracje – metalowy insert lepiej znosi obciążenia mechaniczne niż plastik.
Rodzaje insertów
- Insert termiczny (heat-set insert)
- Najpopularniejszy typ. Wtopiony za pomocą rozgrzanej lutownicy.
- Stosowany do PLA, PETG, ABS i Nylonu.
- Dostępny w różnych rozmiarach (M2–M6 najczęściej).
- Insert wkręcany (self-tapping insert)
- Ma zewnętrzny gwint i wkręca się go bez podgrzewania.
- Sprawdza się przy twardszych materiałach, np. Nylon, PC.
- Insert zgrzewany ultradźwiękowo
- Wtapiany przy użyciu specjalnego urządzenia (rzadko w domowych warunkach).
- Zapewnia bardzo mocne połączenie w produkcji seryjnej.
Jak osadzić insert termiczny krok po kroku
- Zaprojektuj otwór
- W modelu 3D musi być zaprojektowany otwór na insert o średnicy nieco mniejszej niż zewnętrzna średnica inserta (zazwyczaj o 0,1–0,3 mm).
- Głębokość otworu powinna być równa długości inserta.
- Nagrzej lutownicę
- Ustaw temperaturę ok. 180–220°C dla PLA, 230–250°C dla PETG i ABS.
- Nałóż końcówkę pasującą do średnicy inserta (istnieją specjalne końcówki stożkowe do insertów).
- Wtop insert
- Przyłóż rozgrzaną lutownicę do inserta i powoli wprowadź go w otwór.
- Nie dociskaj zbyt mocno – pozwól, by insert sam wtopił się w plastik. Plastik musi przyjąć temperaturę, zbyt drastyczne wciskanie spowoduje pęknięcie elementu.
- Warto na tym etapie rozpatrzeć użycie płaskiego, twardego przedmiotu, którym docisniesz insert od góry – ograniczy to ewentualne wypływanie stopionego filamentu wokół insertu (taki sam efekt osiągniesz przyciskając element np. do blatu stołu roboczego).
- Wyrównaj i ostudź
- Upewnij się, że insert jest odpowiednio wstawiony i odstaw na bok, by całość ostygła.
💡 Wskazówka: Wstawianie insertów warto wcześniej poćwiczyć na niepotrzebnym wydruku, żeby dobrać odpowiednią temperaturę i czas nagrzewania.
fot.: Proces osadzania insertów w elemencie wydrukowanym w technologii druku 3D FDM. Lutownica ze specjalna nakładką, inserty oraz gotowy produkt.
Przykłady zastosowań insertów
- Obudowy elektroniczne – np. do przykręcania pokryw i modułów PCB.
- Złączki mechaniczne – do łączenia kilku elementów wydruku śrubami.
- Prototypy techniczne – gdy wymagane jest wielokrotne montowanie i demontowanie części.
- Robotyka i druk użytkowy – np. mocowania serwomechanizmów, uchwyty, złącza.
- Elementy z obciążeniem – np. zawiasy, dźwignie, mocowania do ścian.
Na co uważać
➔ Zbyt wysoka temperatura – może zniekształcić model lub spowodować wypłynięcie stopionego plastiku wokół wprowadzonego inserta.
➔ Za mały otwór – może skutkować pęknięciem plastiku przy wtapianiu.
➔ Zły kierunek osadzenia – insert musi zostać wprowadzony prosto, ponieważ nawet niewielkie odchylenie utrudnia późniejsze wkręcanie śrub;
➔ Wybieg – czyli pusta przestrzeń pozostawiona od dolnej strony inserta, która umożliwia stosowanie dłuższych śrub bez ryzyka uszkodzenia łączenia.
fot.: Przykład gotowego elementu z czterema metalowymi insertami.
Alternatywy dla insertów
- Metalowe nakrętki włożone w element w czasie druku – można je włożyć w model podczas pauzy w wydruku, jednak połączenie nakrętki z modelem będzie słabsze – nie zajdzie tutaj żadne wtapianie, jedynie zabudowanie nakrętki od góry kolejnymi warstwami filamentu.
- Wkręty do plastiku – wkręcane bezpośrednio w element, dobre przy niskim obciążeniu.
- Gwintowane tuleje drukowane 3D – jeśli insert nie jest dostępny, można zaprojektować własny gwint, choć nie będzie on tak trwały, jak metalowy. Dokładność wykonania takiego plastikowego inserta też może być wątpliwa i wynikać z ograniczeń drukarki 3D i samego materiału.
Słowniczek pojęć (???)
- Heat-set insert – metalowa tulejka z gwintem, wtapiana w tworzywo za pomocą ciepła.
- Self-tapping insert – wkładka wkręcana bez podgrzewania, sama „nacina” gwint w plastiku.
- Hotend / ekstruder – element drukarki 3D, który topi i wyciska filament.
Podsumowanie
Inserty w druku 3D to proste, ale niezwykle skuteczne rozwiązanie, które pozwala zwiększyć trwałość, estetykę i funkcjonalność wydruków FDM. Dzięki nim można tworzyć konstrukcje rozbieralne, odporne na ścieranie i obciążenia, a także profesjonalne prototypy techniczne.
Ich montaż wymaga tylko odrobiny wprawy – a efekt końcowy często zaskakuje nawet doświadczonych użytkowników druku 3D.
wybieg – umożliwia stosowanie dłuższych śrub bez ryzyka uszkodzenia łączenia
