Hoe plaats je heat inserts in een 3D-print?

Wat zijn heat set inserts precies?

Heat set inserts zijn messing busjes met schroefdraad aan de binnenkant en een grove karteling aan de buitenkant. Je verwarmt de insert en drukt hem in een gat dat net iets te klein is. Het plastic eromheen smelt, stroomt in de karteling en houdt de insert na het afkoelen vast.

Dat werkt omdat inserts geschikt zijn voor vrijwel alle thermoplasten, dus voor alle materialen die je op een FDM-printer gebruikt. Een thermoplast wordt zacht zodra hij boven zijn glasovergangstemperatuur komt en hard als hij weer afkoelt.

Het plastic plakt trouwens niet aan het messing. Opnames met een hogesnelheidscamera laten zien dat het plastic zich puur mechanisch in de karteling vastzet. Die grip is fors. In een trektest van CNC Kitchen hielden M3-inserts gemiddeld zo'n 1.400 newton vast, ongeveer 150 kilo, voordat ze loskwamen.

Wanneer een schroefdraad insert de slimme keuze is

Niet elk schroefgat heeft een insert nodig. Schroef je iets één keer vast en blijft het daarna zitten? Dan volstaat een schroef direct in het plastic. Je tekent dan een gat dat iets kleiner is dan de bout, en de bout tapt zelf draad in het zachtere plastic.

Een schroefdraad insert is handig bij deze situaties:

• Je opent en sluit het onderdeel regelmatig, zoals een behuizing met een deksel of een onderdeel dat je voor onderhoud losmaakt.
• De schroef moet stevig aangedraaid worden en mag niet doordraaien.
• Je wilt metrische machineschroeven gebruiken, bijvoorbeeld om je print aan een metalen onderdeel te bevestigen.

Er zijn nog twee alternatieven. Je kunt een gewone moer insluiten in een zeshoekige uitsparing in je model. Dat is goedkoop en sterk, maar de moer neemt ruimte in en moet bereikbaar blijven. Wil je onderdelen voorgoed verbinden, dan kun je ze ook aan elkaar lijmen. Wil je later nog kunnen demonteren, dan is een insert beter.

Dit heb je nodig om inserts te plaatsen

Waarschijnlijk heb je de helft al liggen.

• Een soldeerbout met temperatuurregeling. Zonder regeling lukt het ook, maar zo'n bout wordt vaak heter dan nodig, waardoor het plastic kan gaan ontbinden.
• Een insert-tip. Dat is een losse soldeerpunt die je op je bout zet. Het centreerpinnetje zorgt dat de insert recht op de punt zit en recht het gat in gaat, en de platte schouder drukt op de rand van de insert in plaats van op het plastic eromheen.
• Inserts in de juiste maat. M2 tot M5 kom je het vaakst tegen. M3 is de standaard voor behuizingen en beugels.
• Iets plats om mee aan te drukken, zoals een schroevendraaier, een pincet of een stukje aluminium.
• Een houten plank als ondergrond, zodat je niets verbrandt.

Plaats je tientallen inserts per keer? Dan is een inpersstation handig. Zo'n station is in feite een soldeerbout op een rechte geleiding, waardoor je de inserts veel makkelijker recht inperst.

Zo ontwerp je het gat voor je insert

Het smelten gaat bijna nooit mis, het probleem ligt vaker bij het ontwerp.

De juiste gatmaat: begin bij de fabrikant

Elke insert heeft een aanbevolen gatmaat op de verpakking of in het datasheet. Gebruik die als basis, want inserts verschillen flink van vorm. Er bestaat geen universele gatmaat voor een M3-insert. De juiste maat hangt af van de buitenkant van de insert, niet van de schroefdraad binnenin. CNC Kitchen adviseert voor hun eigen M3-insert bijvoorbeeld een gat van 4,0 mm, terwijl een ander merk met een dikkere buitenkant om een groter gat vraagt.

Tel daar vervolgens iets bij op. Geprinte gaten komen bijna altijd kleiner uit dan je ze tekent. In de test van CNC Kitchen waren de gaten zo'n 0,25 mm te klein. Een M3-gat van 4,2 mm in het ontwerp bleek de beste balans: de insert past er vooraf in, er vormt zich geen braam aan de onderkant en je houdt ongeveer 90% van de maximale sterkte over. Hun vuistregel: voor kleinere inserts tel je 0,2 tot 0,3 mm op bij de diameter in je ontwerp.

Ga niet te ruim zitten. Een groter gat maakt het plaatsen makkelijker, maar de sterkte zakt dan snel, omdat de karteling te weinig plastic heeft om in te grijpen. Twijfel je? Print dan eerst een testblokje met een reeks gatmaten. CNC Kitchen heeft er gratis een op Printables voor elke insertmaat.

Gatdiepte: geef het gesmolten plastic ruimte

Maak een blind gat ongeveer 1 mm dieper dan de insert lang is. Bij een doorlopend gat is de lengte van de insert genoeg. Ontwerp het gat recht in plaats van taps; een afschuining aan de rand heb je meestal niet nodig. Die extra millimeter heeft een reden: de insert duwt tijdens het indrukken een klein beetje gesmolten plastic voor zich uit, en dat moet ergens heen kunnen.

Genoeg plastic rondom de insert

Een insert duwt bij het plaatsen plastic opzij. Draai je later de schroef aan, dan trekt hij aan zijn omgeving. Is de wand rond het gat te dun, dan scheurt die. Houd daarom deze ondergrens aan: minimaal 1,5 mm plastic rondom het gat bij M3, 2 mm bij M4 en 2,5 mm vanaf M5.

Moet de verbinding echt kracht opvangen? Maak de verdikking rond het gat dan liever ongeveer twee keer zo breed als de insert. Voor een M3-insert van 4,6 mm is dat zo'n 8 tot 9 mm doorsnede. Plaats inserts ook niet te dicht bij een rand. Daar neemt de kans op scheuren toe, vooral bij kleine onderdelen en dunwandige behuizingen.

Liggende gaten gedragen zich anders

Een gat in een zijwand print je liggend. Bij zulke horizontale gaten kan de bovenkant iets kleiner uitvallen, omdat het materiaal daar een beetje doorzakt. Zo'n gat heeft soms net een andere maat nodig dan een staand gat in hetzelfde onderdeel.

Printinstellingen: wanden tellen meer dan infill

Veel mensen zetten de infill hoger zodat de insert steviger zou zitten. Dat helpt nauwelijks. Het vullingspatroon binnenin draagt weinig bij aan hoe goed een insert blijft zitten; de uittreksterkte hangt vooral af van het aantal massieve wanden rond het gat. Meer over wat infill wel doet, lees je in de kennisbank.

Een goede richtlijn is minimaal 3 tot 4 wanden rond het gat, en 4 tot 6 wanden als het onderdeel echt belast wordt. Laat je je onderdeel printen via de prijscalculator? Dan kies je het aantal wanden zelf, van 1 tot 6. Zet het bij onderdelen met inserts op 4 of hoger.

Nog een tip voor tijdens het ontwerpen. Maak de wanddikte rond het gat een veelvoud van je lijnbreedte, zodat de slicer er volledig massieve lijnen van maakt zonder gaatjes van infill.

Heat set inserts plaatsen in 7 stappen

1. Warm je soldeerbout op tot 10 à 20 °C boven de printtemperatuur van je materiaal.
2. Zet de insert in het gat met de smalle kant naar beneden.
3. Zet de punt van de bout bovenop de insert en wacht een paar seconden tot hij warm is.
4. Druk langzaam, rustig en gelijkmatig en houd de bout recht. Forceer niets.
5. Stop op ongeveer 90% van de diepte en haal de bout weg.
6. Druk het laatste stukje aan met een schroevendraaier of pincet, tot de insert gelijk ligt met het oppervlak.
7. Houd de insert een paar seconden op zijn plek tot het plastic weer hard is, want inserts kruipen na het smelten vaak een stukje omhoog.

Test daarna niet meteen. Laat de insert eerst volledig afkoelen, want het plastic heeft tijd nodig om rond de karteling uit te harden.

Welke temperatuur gebruik je per materiaal?

Als richtwaarde geldt ongeveer 225 °C voor PLA, 245 °C voor PETG en 265 °C voor ABS. De details per materiaal lees je in de kennisbank over PLA, PETG en ABS. Voor ASA, nylon of PC werkt dezelfde vuistregel: neem de printtemperatuur van je filament en tel er 10 à 20 graden bij op.

Grote inserts vragen meer warmte. Voor bijvoorbeeld M5 gebruik je een dikke punt, een iets hogere temperatuur en zo veel mogelijk contact met het messing. Blijf wel binnen de marge. Is de bout te koud, dan grijpt de karteling na afkoelen niet goed. Is hij te heet, dan gaat het plastic gassen en blijven er holtes achter.

Een kanttekening bij PLA. Inserts in PLA kunnen prima, maar PLA is minder geschikt voor langdurige mechanische belasting of hogere temperaturen. Wordt je onderdeel warm, bijvoorbeeld in een auto of naast een apparaat, kies dan een hittebestendiger filament.

Zo los je problemen met inserts op

Er zit plastic onder de insert

Loopt je schroef vast aan het eind van de insert? Dan was het gat waarschijnlijk te klein, waardoor er onder de insert een braam is ontstaan. Maak het gat de volgende keer iets groter. Voor deze print kun je het restje voorzichtig wegboren met een boortje ter grootte van de schroef.

De insert steekt uit of staat scheef

Een insert die uitsteekt is bijna altijd in één keer helemaal ingesmolten. Houd je aan de 90%-regel en druk de rest koud aan. Voor een scheve insert is een tip met centreerpin de beste remedie. Die houdt de insert recht vanaf het eerste moment.

De insert draait mee of trekt los

Dit wijst op te weinig grip. Een te ruim gat maakt de kans op meedraaien groter, omdat het plastic eromheen het aandraaimoment niet goed kan opvangen. Te weinig wanden heeft hetzelfde effect. Zo'n insert haal je eruit door hem opnieuw te verwarmen. Voor M2 tot M3 bestaan er speciale uittrekkers die je samen met een soldeerbout gebruikt.

De wand scheurt tijdens het plaatsen

Een scheur ontstaat meestal doordat er te weinig plastic rond het gat zit. Is de wand te dun, dan splijt hij tijdens het plaatsen. Maak de verdikking breder of schuif de insert verder van de rand.

Inserts in resin prints: lijmen in plaats van smelten

Resin wordt na uitharden niet meer zacht, dus smelten lukt niet. In resin prints lijm je de insert vast, bij voorkeur in een getrapt gat, met dikke secondelijm of tweecomponentenlijm. Twijfel je welke printtechniek bij jouw onderdeel past? Lees dan het verschil tussen FDM en SLA.

Begin bij het ontwerp, niet bij de soldeerbout

Het plaatsen zelf leer je in een middag. De fouten die je niet meer kunt herstellen, zitten in het model. Denk aan een gat dat 0,2 mm te krap is, een wand van 1 mm of een insert die vlak naast de rand zit. Die merk je pas als de print al klaar is.

Loop die punten daarom na vóór je print. Lees hoe je een CAD-model printklaar maakt, of laat je bestand gratis nakijken met de printbaarheidscheck. Heb je nog geen model? Dan kun je je onderdeel ook laten modelleren, met de gaten en verdikkingen meteen op maat getekend voor jouw inserts.

Veelgestelde vragen over heat set inserts

Welke temperatuur heb je nodig voor heat set inserts?‍

Zet je soldeerbout 10 à 20 °C boven de printtemperatuur van je materiaal. Voor PLA kom je dan rond 225 °C uit, voor PETG rond 245 °C en voor ABS rond 265 °C.

Welke gatmaat heb je nodig voor een M3-insert?

Voor de meeste M3-inserts ligt het startpunt tussen 4,0 en 4,2 mm, afhankelijk van de buitendiameter, de karteling en het materiaal. Kijk altijd eerst in het datasheet van jouw insert. Tel daarna 0,2 tot 0,3 mm op, omdat geprinte gaten kleiner uitvallen.

Kun je heat set inserts plaatsen zonder speciale tip?

Ja. De meeste inserts krijg je ook met een gewone, schone soldeerpunt op hun plek. Een speciale tip maakt het wel makkelijker, sneller en preciezer. Vooral bij grotere aantallen scheelt dat scheve inserts.

Krijg je een heat set insert er weer uit?

Ja. Verwarm de insert opnieuw en trek hem eruit, bijvoorbeeld met een schroef die je er een paar slagen in draait. Voor de kleinere maten bestaan speciale uittrekkers. Het gat is daarna wel wat ruimer, dus een nieuwe insert zit minder vast.

Zijn inserts sterker dan schroefdraad in het plastic?

Bij herhaald gebruik wel. Draai je een schroef direct in plastic, dan vervormt de draad elke keer een beetje, tot er alleen een uitgesleten gat overblijft. Met een messing insert kun je eindeloos los- en vastdraaien.

De blog telt circa 2.050 woorden. Het stappenplan "Heat set inserts plaatsen in 7 stappen" is opgemaakt als genummerde lijst om kans te maken op een featured snippet.

Er staan 14 interne links in en één externe link, naar het testmodel voor gatmaten op Printables. De CNC Kitchen-test is geciteerd, maar staat niet als link in de tekst. Wil je een directe link naar die bron, dan kan ik die nog toevoegen. Tabellen staan er niet in (Webflow), en nergens staat dat PixelPrints zelf inserts plaatst.

Omdat er geen GSC-data was: filter in Search Console over een maand of twee op queries met "insert". Dan zie je of "schroefdraad insert" of "heat set inserts" meer impressies trekt, en kun je de titel daarop bijsturen.

Wil je dat ik de blog als doc klaarzet, zodat je hem makkelijk in Webflow plakt?