Hammarförbandet. Ett nytt laserbart träförband utan skruv eller lim

Vill du sammanfoga två träbitar utan skruvar? Har du en laserskärare? Läs då vidare..

Idén

Jag letade nyligen efter ett enkelt sätt att tillverka ett par hundra små fästen. Eftersom vi har gott om lasermaskiner i närheten var laserskärning ett självklart val.

Fästena skulle bestå av två lösa (laserade) delar, och eftersom det behövdes så många ville jag ha ett snabbt sätt att fästa ihop dem. Kanske en sorts kil som du kan slå ihop med en hammare...

Fästena visade sig till slut inte behövas alls, men idén med kilen har resulterat i en intressant ny träfog.

Hur fungerar det?

Det är en sorts tapp- och hålförband som fästs med en kil. Det unika är att kilen är integrerad i designen. Kilen laserskäres ut tillsammans med resten av förbandet, hålls fast av två små tappar (smala materialbitar). För att montera förbandet sticker du tappen genom hålet och slår till kilen med en hammare. Kilen lossnar och trycker isär tappen, som då kläms fast i hålet. Och Voilá, en stark fog.

Fördelar

Det intressanta med denna fog är hur enkel den är att montera. Med ett enda hammarslag är du klar. Och du behöver bara hålla fast två delar.

Därefter finns inga utskjutande delar kvar, vilket är praktiskt att använda och ser bra ut. Vill du ha en helt ren finish på din produkt kan du designa tappen så att den sticker ut cirka 0.2 mm. Denna topp kan du enkelt slipa bort så att du inte heller ser några laserade kanter.

En stor fördel är förstås att du enkelt kan skapa fogen med din laserskärare. En gång, eller många gånger. När du väl har designen rätt (och den kan du ladda ner här nedan) så fungerar den alltid och det kostar knappt någon möda att göra fler.

Sist men inte minst: du behöver inga skruvar eller lim. Det sparar pengar och ansträngning. Men framför allt ger det, tycker jag, en elegans att ha en design i ett enda material som du kan skapa med ett enda produktionsteg.

Nackdelar

Givetvis finns det, som med alla förbindningsmetoder, nackdelar att ta hänsyn till.

För det första; detta är en fog som du inte kan ta isär igen. När den väl sitter fast sitter den fast.

En annan aspekt att tänka på är hur mycket material du förlorar på grund av de utskjutande kilarna. Det kan innebära att du behöver mer skivmaterial. Om detta är en begränsning kan du ändå överväga att laserskära kilarna separat så att du kan kapsla dina designkomponenter tätare intill varandra.

När du laserskär tjockare material kommer du att märka att snittets undersida ofta är något bredare än ovansidan. Detta kan göra att tappen lutar något mot den sida där det finns mer utrymme. Detta kan förhindras genom att lägga fogen platt på ett bord under monteringen, eller genom att slå tappen rak igen efteråt.

Lämpliga material

Som tidigare nämnt är plywood ett utmärkt val för denna fog. Klämkraften är starkast med hårdare träslag som björkplywood. MDF fungerar också bra.

En tjocklek på 6 mm eller mer är idealiskt. Tunnare skivor kan användas, men kommer logiskt sett att ge något svagare fogar.

Bambu är ett specialfall. Även om bambu är ett hårt och segt träslag, bryts det lätt längs fibrerna. Om du bestämmer dig för att använda bambu, var noga med fiberriktningen och se till att klämkraften går parallellt med fibrerna och inte vinkelrätt mot dem.

Även om HDPE och POM är möjliga kandidater, är de ganska glatta material vilket gör att fogen blir något mindre stark. För dessa material är det bättre att designa en formlåst variant av denna hammarfog (se nedan).

Akryl är ett mindre bra val för denna fog. Även om du kan få hammarfogar att fungera i akryl (se nedan), är det inte lika tillförlitligt. Akryl är nämligen ett sprött material och är känsligt för sprickor och brott på spända ställen. Du har alltså stor risk att något går sönder när du slår in kilen.

Massivt trä är ett utmärkt alternativ. Det är lätt att laserskära och om din design använder massivt trä utan fästelement eller lim, har du verkligen skapat en 100% biologiskt nedbrytbar och återvinningsbar produkt.

Möjliga användningsområden

Som nämnt är denna fog idealisk om du behöver göra mycket av något, eftersom den är lätt att montera och du sparar på fästmaterial.

Men du kan också använda den utmärkt för till exempel små bord, skåp, lådor, skulpturer och så vidare.

Som exempel har vi designat ett litet sidobord. Idealiskt att till exempel ställa en växt på. Denna design är för 9mm björkplywood. Den består av två ben som du skjuter ihop, och en bordsyta som du fäster med fyra hammarfogar.

Framtida förbättringar

Den nuvarande hammarfogen fungerar med klämkraft för att hålla skivorna på plats. Detta kallas också för en kraftsluten fog.

För mjuka material, släta material eller material som tål spänning dåligt, skulle du också kunna skapa en formlåst fog. Du kan till exempel göra tappen lite längre och lägga till en sorts krokar på båda sidor. Dessa krokar trycks utåt av kilen och sluter sig runt ytan. En sådan fog behöver inte utöva någon eller liten kraft och kan ändå vara en pålitlig fog.

Du skulle också kunna göra mindre och större versioner. Hammarfogen är nu 20 mm bred. Den kan anpassas till olika materialtjocklekar, men bredden förblir densamma. Om du vill justera bredden måste du också göra ändringar i djupet och tapparnas flexibla delar för att säkerställa rätt klämkraft.

Vad kallar du denna fog?

Inom traditionell träbearbetning stöter du också på fogar med kilar. På engelska kallas de fox wedge mortise and tenon joint. För att hålla det enkelt kallar jag denna fog oftast för hammarfogen.

(Fox wedge tapp- och hålförband. Illustration från denna webbplats)

Nedladdningar

Är detta något du skulle kunna använda i dina projekt? Det kan du! Nedan hittar du ritningar av fogen för olika tjocklekar, plus en parametrisk version som du helt själv kan dimensionera. Sidobordet hittar du också.

Hammer Joint © 2023 av Jiskar Schmitz från Lasersheets får användas fritt! Här hittar du alla ritningar:

• Hammarfog för 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 9mm, 10mm och 12mm (2d vektor pdf)
• Hammarfog för 6mm (3d step fil)
• Hammarfog parametrisk (länk till Onshape-modell)

Exempeldesignen (sidobordet):

• Sidobord 9mm björk (2d pdf)
• Sidobord 9mm björk (länk till Onshape-modell)

Tips för användning av hammarfogen

Det är viktigt att du använder rätt version av hammarfogen eftersom designen är olika för varje materialtjocklek. Även om ritningarna nedan har testats grundligt, kan det hända att du behöver anpassa ritningarna något för din specifika laser, ditt material eller din design.

Om du vill använda fogen i din egen design kommer du att behöva klistra in den på olika ställen i din design. Hur du gör det beror på ditt ritprogram och din erfarenhet. Ett 2D CAD-program som AutoCAD eller Rhinoceros3D är idealiskt för detta, men det fungerar också bra i annan programvara som Illustrator, Inkscape eller CorelDRAW.

Som referens är detta min process för att designa något med denna fog:

1. Jag skapar en 3D-design av mitt projekt i Onshape där jag ritar enkla block där jag vill ha fogen. Alltså inte den riktiga fogen, för det är för mycket arbete. 
2. Jag använder AutoLayout-funktionen för att lägga ut alla delar platt, och skapar sedan en sammanställning och ritning med alla delar.
3. Jag laddar ner ritningen som pdf och importerar den till Rhino.
4. I designen av hammarfogen i Onshape ställer jag in tjockleken på materialet jag ska använda.
5. Jag laddar ner 2D-filerna för hammarfogen.
6. I Rhino kopierar jag tapp och hål till alla platser där det används.
7. Därefter exporterar jag 2D-ritningen för laserskärning.

Använd den parametriska modellen för hammarfogen i Onshape

Jag nämnde redan Onshape. Det är en 3D CAD-programvara som körs helt i din webbläsare och som du alltså inte behöver installera något för. Användningsmässigt är den jämförbar med exempelvis Fusion360 eller SolidWorks. Onshape kan du använda gratis så länge du inte har något emot att dina designer är offentligt tillgängliga. Du måste dock skapa ett konto för att få tillgång.

Jag har skapat ett offentligt dokument med hammarfogen. Du hittar det här:

Hammarfog Onshape-modell

Klicka på länken för att se den i 3D. Vill du ändra inställningarna (parametrar) för modellen för en annan materialtjocklek måste du skapa ett Onshape-konto. Därefter kan du klona modellen så att den finns i ditt eget konto. Sedan kan du anpassa allt du vill. 

Anpassa parametrarna

I funktionslistan (vänster) ser du tre variabler (med x-ikonen):

• tenon-sheet-thickness
• mortise-sheet-thickness
• laser-kerf

Dubbelklicka på dem, skriv in ett nytt värde och klicka på bocken för att spara.

Tips: Har du sett mappen "do not change"? Den innehåller fler variabler som bland annat bestämmer fogens bredd. Ändra dem bara om du är beredd att testa och experimentera ordentligt, för de har stor inverkan på tappens flexibilitet och klämkraften.

Exportera till PDF

Om du är nöjd med dina inställningar vill du förmodligen ladda ner en 2D-ritning för att klistra in i din egen design. För att exportera båda delarna av hammarfogen till en enda pdf gör du följande:

1. Klicka på fliken "Drawing 1" i den nedre listen.
2. Klicka på den gula uppdateringsknappen i menyraden för att uppdatera ritningen.
3. Klicka på hamburgermenyn och välj Skriv ut. Detta öppnar en ny flik med pdf-filen, som du sedan kan spara.

Exportera till DXF/DWG

Du kan också direkt exportera till dxf/dwg.

1. Gå tillbaka till Part Studio genom att klicka på fliken "fox wedge joint" längst ner på skärmen.
2. Högerklicka på en av delarna och välj "Exportera som DXF/DWG....".
3. Välj önskat format i popup-fönstret och klicka på Exportera.

Slutligen

Vad ska du göra med hammarfogen? Vi hör gärna det. Dela dina skapelser med oss via Instagram, LinkedIn eller i ett mejl. Om du har frågor eller förslag kan du alltid nå oss via info@lasersheets.nl.

Friskrivning: Även om vi har testat hammarfogen utförligt kan vi naturligtvis inte garantera att den fungerar lika bra för dig, i din applikation. Detta arbete är avsett som inspiration och som en utgångspunkt för dina egna designer. Lycka till!