Montage van of met behulp van plastic onderdelen is inmiddels zo’n doodgewoon onderdeel van ons leven geworden, dat nog maar weinigen zich realiseren dat hier vaak een ingenieuze montagetechniek achter schuil gaat: Snap-Fit Design of kortweg Snap-Fit.
Ondanks dat Snap-Fit al duizenden jaren wordt toegepast, heeft snap-fit pas echt een vlucht genomen vanaf het moment dat plastics wereldwijd beschikbaar kwamen. De eerste snap-fits bestonden uit houten verbindingen en veel later werden ook metalen verbindingen toegepast. Echter, pas met de grootschalige productie van plastics is snap-fit uitgegroeid tot één van de meest gebruikte montagetechnieken ter wereld.
Hedendaagse montagetechnieken zijn voornamelijk gebaseerd op lijmen, spijkers, schroeven….of….snap-fits. De nadelen van het gebruik van lijmen en spijkers zijn dat ze de samen te voegen materialen kunnen beschadigen of deformeren.
Schroeven worden nog steeds als de beste oplossing gezien als iets regelmatig gedemonteerd/gemonteerd moet worden of als de samen te voegen materialen minimaal gedeformeerd mogen worden. Dit vergt weliswaar bepaalde kosten-intensieve aanpassingen aan beide componenten, zoals voorgeïnstalleerde schroefgaten en/of schroefpluggen.
Snap-fits zijn onder bepaalde condities weliswaar demonteerbaar, maar spanningsbreukjes en veroudering beperken een hoop van dergelijke toepassingen tot incidentele demontage of demontage op korte termijn. Er zijn echter ook meer dan genoeg snap-fit toepassingen die juist zijn bedoeld om meermaals of op de langere termijn te worden gedemonteerd/gemonteerd.
Een keuze voor snap-fits valt in beginsel te herleiden tot zonder extern gereedschap incidenteel demonteerbare, meermaals demonteerbare of niet-demonteerbare verbindingen. De veelal strakke aansluitingen tussen componenten spelen daarbij eveneens een belangrijke rol. De hoeveelheid beschikbare snap-fit verbindingen is inmiddels zo groot geworden dat de keuze voor snap-fits tegenwoordig ook vaak uit gewoonte wordt gemaakt, waar eerder voornamelijk schroeven werden toegepast.
Hoewel er inmiddels schier oneindig veel verschillende snap-fit designs bestaan, delen ze enkele gemeenschappelijke principes. Deze principes zal ik hieronder behandelen. Om het concept letterlijk voor ogen te krijgen is het niet onverstandig om voorafgaande aan onderstaande gedetailleerde technische beschrijvingen eerst deze introductie met voorbeelden tot je te nemen. Hierna zijn onderstaande beschrijvingen namelijk een stuk eenvoudiger visueel voor te stellen.
Of een snap-fit verbinding nu van hout, metaal of plastic is, ze hebben stuk voor stuk de mogelijkheid van een zekere elastische vervormbaarheid gemeen. Doordat tenminste één onderdeel van de gezamenlijke verbinding tussen twee componenten elastisch kan vervormen, is het mogelijk om de twee componenten samen te voegen. Doordat tenminste één onderdeel tijdens samenvoeging van twee componenten terugveert naar zijn oorspronkelijke positie en zich daarbij in een uitsparing of achter een rand van de tegenoverliggende component voegt, wordt een permanente of semi-permanente verbinding tot stand gebracht.
Een conceptuele voorloper van dit verbindingsprincipe vormt het inklemmen van het ene materiaal in het andere door middel van een wigvorm op grond van onderlinge wrijving zonder dat er daadwerkelijk een permanente of semi-permanente verbinding ontstaat.
Afhankelijk van de hoek tussen de elkaar rakende fixerende oppervlakken (d.w.z. waar deze elkaar daadwerkelijk vasthouden, -haken of -klemmen) valt snap-fit te onderscheiden tussen demonteerbaar en niet-demonteerbaar. Indien er géén sprake is van de toepassing van min of meer rechte hoeken tussen de elkaar rakende fixerende oppervlakken – maar daarentegen juist van hoeken tussen de 30 en 60 graden – dan zal elke trekspanning tegengesteld aan de samenvoegrichting resulteren in zowel een verticale als een horizontale drukcomponent op beide onderdelen.
Hierdoor kan diezelfde elasticiteit van tenminste één van beide onderdelen worden gebruikt om beide onderdelen weer omkeerbaar uit elkaar te bewegen. Afhankelijk van de mate van elasticiteit en de hoek tussen de beide componenten valt de minimale trekkracht om beide onderdelen te demonteren te regelen.
Indien er daarentegen sprake is van de toepassing van min of meer rechte hoeken tussen de elkaar rakende fixerende oppervlakken, dan vertaalt elke trekspanning tegengesteld aan de samenvoegrichting zich in een druk met een hoek van 90 graden op of ten opzichte van de beide samengevoegde oppervlakken. Dit zal zich vervolgens niet vertalen in een omkeerbare demontage, maar hooguit in een stresstest van de maximale trekkracht die het materiaal kan verdragen.
Een belangrijke grond voor het toepassen van permanente snap-fit verbindingen is het feit dat deze snap-fit verbindingen zo zijn ontworpen dat ze zonder gereedschappen gemonteerd kunnen worden om vervolgens niet meer gedemonteerd te kunnen worden zonder beschadiging of deformatie. Hierbij is er doorgaans sprake van de toepassing van min of meer rechte hoeken tussen de elkaar rakende fixerende oppervlakken. Eén van de meest bekende toepassingen hiervan vormen de alom tegenwoordige permanente tiewraps. Ook de meeste plastic omhulsels van elektrische apparaten worden tegenwoordig gemonteerd op grond van permanente snap-fit verbindingen.
Een belangrijke grond voor het toepassen van semi-permanente snap-fit verbindingen is het feit dat deze snap-fit verbindingen zo zijn ontworpen dat ze incidenteel of zelfs meermaals gedemonteerd/gemonteerd kunnen worden. Hierbij is er doorgaans sprake van de toepassing van hoeken tussen de 30 en 60 graden tussen de elkaar rakende fixerende oppervlakken. Lego, Ministeck, boterkuipjes, voedselbakjes en bepaalde metalen buttons van (regen)kleding zijn gebaseerd op dergelijke semi-permanente vormen van snap-fit. Ook veel plastic auto-onderdelen zijn tegenwoordig gebaseerd op semi-permanente vormen van snap-fit.
Een uitzondering vormen die ontwerpen waarbij er weliswaar sprake is van de toepassing van min of meer rechte hoeken tussen de beide componenten, maar waar de horizontale drukcomponent door manipulatie van buitenaf kan worden geforceerd (zie hiervoor afbeelding C >> afbeelding A: niet-demonteerbaar >> afbeelding B: demonteerbaar). De bekendste vormen hiervan zijn in gebruik als de overbekende gespclips voor rugzakken, fietstassen, fietshelmen of als de U-vormige cantilever voor bijvoorbeeld batterijcompartimenten.
Wanneer je ‘googled op snap-fit afbeeldingen’ dan word je ongetwijfeld overweldigd door de hoeveelheid klemmen en verbindingen die er inmiddels volgens dit relatief eenvoudige principe zijn ontworpen. Op grond van de bovenstaande beschrijvingen heb je nu enig begrip kunnen ontwikkelen over hoe montage en demontage van snap-fit verbindingen werkt en kan worden beïnvloed.
[Fotocredits – OlekStock © Adobe Stock]
