Много хора се занимават с 3D принтиране на зъбни колела, но може да се окаже трудно да се реши кой филамент да се използва за тях. Тази статия ще ви насочи кои са най-добрите филаменти за зъбни колела, както и как да ги принтирате 3D.

Ако това е, което търсите, продължете да четете, за да научите полезна информация за 3D отпечатаните зъбни колела.

Достатъчно здрави ли са 3D отпечатаните зъбни колела?

Да, 3D принтираните зъбни колела са достатъчно здрави за много общи механизми и за различни приложения. Материали като найлон или поликарбонат са за предпочитане за принтиране на зъбни колела, тъй като са по-здрави и издръжливи. 3D принтираните зъбни колела могат да бъдат предпочетени пред металните поради по-малкото им тегло, за проекти в областта на роботиката или за подмяна.

Освен това проектирането и отпечатването на собствени части може да ви спести много време, тъй като поръчването на резервни части за някои механизми може да отнеме известно време.

От друга страна, 3D принтираните зъбни колела най-вероятно са твърде слаби за тежкотоварни машини, независимо от вида на използваните нишки, освен ако не ги принтирате в професионален център, който използва много здрави материали.

Ето пример за видеоклип на потребител, който успешно е заменил повредена пластмасова предавка за радиоуправляем автомобил с 3D принтирана предавка от найлонови нишки.

В зависимост от това за какво възнамерявате да използвате зъбните колела, различните материали ще дадат по-добри резултати и в следващите раздели ще разгледам подходящите материали за 3D принтиране на зъбни колела.

Може ли PLA да се използва за зъбни колела?

Да, PLA може да се използва за зъбни колела и работи успешно за много потребители, които ги отпечатват на 3D принтер. Един пример за успешно отпечатани на 3D принтер зъбни колела от PLA е от Пренасочено сърце 3D принт, който съдържа движещи се зъбни колела. В него има над 300 Makes, много от които са изработени от PLA. За прости модели на зъбни колела PLA работи добре.

В този случай потребителите са направили зъбните колела от нишки като CC3D Silk PLA, GST3D PLA или Overture PLA, които могат да бъдат намерени в Amazon. Някои видове PLA, цветове или композити се представят по-добре от други и ще се върна към тях в следващия раздел.

PLA не е най-здравият или най-издръжливият материал, когато става въпрос за издръжливост и въртящ момент (сила на въртене), и се деформира при температури над 45-500C, но се представя изненадващо добре за достъпната си цена и е много лесен за придобиване материал.

Разгледайте това видео, в което се проверява здравината и издръжливостта на смазаните зъбни колела от PLA.

Най-добра нишка за 3D печат на зъбни колела

Поликарбонатът и найлонът изглеждат най-добрите нишки за 3D принтиране на съоръжения в домашни условия поради своята издръжливост и здравина. Поликарбонатът има по-добри механични свойства. Найлонът обаче е много по-достъпен и универсален, поради което често се смята за най-добрата нишка, тъй като го използват повече хора.

По-долу е представено по-подробно описание на тези нишки, както и на много популярния PLA.

1. Поликарбонат

Поликарбонатът не е често срещан филамент, главно защото е малко по-скъп и ви е необходим принтер, чиято температура на дюзата може да достигне 300°C. Въпреки това, той все още може да бъде категоризиран като стандартен филамент, тъй като много хора го използват за своите проекти у дома.

Polymaker PolyMax PC е висококачествена марка филамент, който можете да си купите от Amazon. Според много рецензенти той е по-лесен за отпечатване от много други поликарбонатни филаменти.

Един от потребителите го описа като лесен за работа, дори на Ender 3. Това е композитен компютър, така че се отказвате от известна здравина и топлоустойчивост за по-добра възможност за отпечатването му. Балансът между тях е направен наистина добре от Polymaker и дори не се нуждаете от специално легло или корпус, за да получите страхотни отпечатъци.

Съществуват многобройни видове поликарбонатни нишки, които се различават в зависимост от производителя, като всяка от тях има малко по-различни характеристики и различни изисквания.

Тази нишка е много здрава и издържа на температури до 150°C, без да се деформира. Ако трябва да отпечатате зъбна предавка, за която знаете, че ще се нагорещи в механизма, тогава това може да е най-добрият избор на материал.

От друга страна, отпечатването е по-трудно и изисква висока температура както от дюзата, така и от леглото.

2. найлон

Найлонът е може би най-популярният избор за 3D принтиране на съоръжения в домашни условия и е един от най-добрите избори сред основните и достъпни нишки на пазара.

Този материал е здрав и гъвкав и има висока устойчивост на топлина, което означава, че може да работи, без да се деформира, при температури до 120°C.

Той е и издръжлив, като един потребител споменава, че заместваща предавка, отпечатана от найлон, е издържала над 2 години. Той обаче е по-скъп от PLA и е малко по-труден за отпечатване, но има много уроци и инструкции онлайн, които могат да ви помогнат да отпечатате издръжливи предавки.

Подкатегория на найлоновите нишки е подсиленият с въглеродни влакна найлон. Предполага се, че той е по-здрав и по-твърд от обикновените найлонови нишки, но мненията на потребителите в този случай са смесени.

Бих препоръчал да изберете нещо като SainSmart Carbon Fiber Filled Nylon Filament от Amazon. Много потребители харесват неговата здравина и издръжливост.

Някои популярни марки, които предлагат найлонови и въглеродни нишки, са MatterHackers, ColorFabb и Ultimaker.

Друга чудесна найлонова нишка, която можете да си набавите за 3D принтиране на калъфи за телефони, е найлоновата нишка Polymaker от Amazon. Тя е приветствана от потребителите заради своята здравина, лекота на принтиране и естетика.

Един от недостатъците на найлона е, че има висока абсорбция на влага, така че трябва да се уверите, че го съхранявате правилно и го поддържате възможно най-сух.

Някои хора препоръчват да се печата направо от кутия за съхранение с контролирана влажност, като например SUNLU Filament Dryer от Amazon.

3. PLA

PLA е може би най-популярната нишка за 3D принтиране като цяло и това я прави широко достъпна както по отношение на цената, така и по отношение на разнообразието от покрития.

По отношение на предавките той се представя добре, въпреки че не е толкова здрав или устойчив като найлона. Той омеква, когато е изложен на температури, по-високи от 45-50oC, което не е идеално, но въпреки това е доста издръжлив.

Както вече беше споменато, можете да използвате някои страхотни PLA нишки, като например:

• CC3D Silk PLA
• GST3D PLA
• Увертюра PLA

Подобно на найлоновото влакно, съществуват различни варианти и композити от PLA, някои от които са по-здрави от други. Във видеото по-долу са разгледани различни материали и композити и как те реагират на въртящ момент (или ротационна сила) и е сравнена тяхната здравина, като се започне с различни видове PLA.

Във видеото по-долу се разглежда издръжливостта на PLA след 2 години ежедневна употреба (като пример се използва този файл Fusion 360).

Много хора използват PLA за не толкова сложни проекти (като например гореспоменатия Geared Heart) и за този вид проекти този филамент е чудесен избор.

Понякога хората отпечатват временни заместващи зъбни колела от PLA за по-сложни машини, което води до успешен резултат.

4. PEEK

PEEK е нишка от много високо ниво, която може да се използва за 3D печат на зъбни колела, но изисква специализиран 3D принтер и по-професионална настройка.

Едно от основните свойства на PEEK е неговата здравина - в момента това е най-здравата нишка на пазара, която можете да си купите и да принтирате 3D в домашни условия, въпреки че осигуряването на подходящи условия за печат може да бъде трудно.

Тъй като PEEK се използва в космическата, медицинската и автомобилната индустрия, 3D принтирането на зъбни колела от този материал би ви дало изключителни резултати. Това обаче е много скъп материал, който струва около 350 долара за 500 г. Освен това е трудно да се принтира у дома, поради което може да не е идеален избор.

Изгледайте този видеоклип, който представя PEEK.

Можете да разгледате подобни за продажба в Vision Miner.

Как да направите 3D отпечатаните зъбни колела по-здрави?

За да направите 3D отпечатаните си зъбни колела по-здрави, можете да калибрирате принтера си, да отпечатате зъбните колела с лицевата страна надолу, за да избегнете наличието на опори, да регулирате температурата на печат, за да сте сигурни, че нишката се свързва добре, да регулирате настройките за запълване и да направите по-малко зъби, така че всеки зъб да бъде отпечатан по-дебел и по-здрав.

Калибриране на принтера

Както при всеки печат, правилното калибриране на принтера трябва да ви помогне да направите 3D отпечатаните зъбни колела по-здрави, както и по-точни по отношение на размерите.

Първо, внимавайте за нивелирането на леглото и за разстоянието на дюзата от леглото, за да можете да получите силен първи слой и добра адхезия на слоя за вашето съоръжение.

Второ, калибрирайте E-Steps и Flow Rate, за да може през екструдера да преминава точното количество нишка и да се избегнат петна или пропуски в 3D отпечатаните съоръжения, които могат да нарушат целостта им. Ето видеоклип, в който е обяснено как да направите това калибриране.

Отпечатване на предавката с лицето надолу

Винаги отпечатвайте зъбните колела с лицевата страна надолу, така че зъбите на колелата да се допират до вградената плоча. Така се получава зъбно колело с по-здрави зъби, тъй като залепването на слоя е по-сигурно. Освен това се намалява необходимостта от опори, които при отстраняване могат да нарушат целостта на колелото.

Ето един видеоклип, в който ориентацията за печат е обяснена по-подробно.

Ако имате зъбно колело с монтаж, винаги отпечатвайте зъбното колело отдолу, а монтажа - отгоре, както е показано във видеото по-долу.

Калибриране на температурата на печат

Искате да откриете най-добрата температура, за да може филаментът ви да се разтопи правилно и да залепне за себе си. Можете да направите това, като отпечатате кула за калибриране на температурата от Thingiverse.

Съществува по-нова техника за настройване на кула за калибриране на температурата чрез Cura. Вижте видеото по-долу, за да видите как можете да направите това за собствения си 3D принтер.

Повишаването на температурата без тест за калибриране може да се направи, за да се разтопи повече нишката и да се залепват по-добре слоевете. Обикновено повишаването на температурата с 5-10°C работи добре, ако имате такива проблеми.

Това може да се съчетае с намаляване или пълно премахване на охлаждането за по-добра адхезия на слоя. Ако обаче това не помогне да направите зъбните колела по-здрави, трябва да направите тест за калибриране.

Регулиране на настройките за запълване

Обикновено стойността на пълнежа е поне 50%, за да се постигне добро ниво на здравина на предавката, но стойността може да варира в зависимост от модела на пълнежа.

Някои потребители препоръчват 100 % пълнеж за по-малките предавки, докато други смятат, че всичко над 50 % работи, а високият процент пълнеж няма да има значение. Предполага се, че е добре да се използва моделът на пълнеж "Триъгълник", тъй като той осигурява силна вътрешна опора.

Една от настройките за запълване, която ще направи съоръженията ви по-здрави, е процентът на припокриване на запълването, който измерва припокриването между запълването и стените на модела. Колкото по-висок е процентът, толкова по-добра е връзката между стените и запълването.

По подразбиране настройката за припокриване на пълнежа е 30%, така че трябва постепенно да я увеличавате, докато не се появят повече пропуски между пълнежа и периметъра на съоръжението.

3D печат на зъбни колела с по-малко зъби

По-малкият брой зъби на зъбното колело означава по-големи и по-здрави зъби, което от своя страна означава по-здраво цялостно зъбно колело. По-малките зъби са по-склонни към счупване и е по-трудно да бъдат точно отпечатани.

Дебелината на зъбите на зъбното колело трябва да бъде 3-5 пъти по-голяма от разстоянието между зъбните колела, а увеличаването на ширината на зъбното колело пропорционално увеличава неговата здравина.

Ако проектът ви го позволява, винаги избирайте минималния брой зъби, който ви е необходим. Ето по-подробно ръководство за това как да подходите към проектирането на зъбни колела за максимална здравина.

Има един наистина готин уебсайт, наречен Evolvent Design, където можете да създадете свой собствен дизайн на екипировка и да изтеглите STL за 3D печат.

Как се смазват зъбните колела на PLA?

За да смажете зъбните колела, трябва да използвате грес или масло, за да покриете зъбните колела, така че да се въртят и плъзгат по-лесно. Популярните смазочни материали за 3D принтирани зъбни колела включват такива на основата на литий, силикон или PTFE. Те се предлагат в бутилки с апликатор и спрейове в зависимост от вашите предпочитания.

За PLA например е най-добре да изберете по-лек смазочен материал, въпреки че гореспоменатите смазки също се използват широко и дават задоволителни резултати.

Различните видове смазочни материали имат различни начини за нанасяне. Литиевата смазка се нанася директно върху зъбните колела, докато PTFE обикновено се предлага под формата на спрей. Нанесете избрания смазочен материал и завъртете зъбните колела, за да се уверите, че въртенето е гладко.

Някои смазочни материали с добри отзиви включват Super Lube 51004 Synthetic Oil with PTFE, STAR BRITE White Lithium Grease или дори козметичен вазелин. Super Lube вероятно е по-популярният вариант за 3D принтове, тъй като има над 2000 оценки, като към момента на писане на статията 85% от тях са с 5 или повече звезди.

Много потребители на 3D принтери използват Super Lube за редица части, като панти, линейни релси, пръти и т.н. Това би било чудесен продукт, който да се използва и за 3D отпечатани зъбни колела.

Трябва периодично да почиствате и смазвате зъбните колела, за да осигурите безпроблемна работа на механизма (разгледайте това ръководство за повече информация относно процеса на почистване на печатните зъбни колела).

Можете ли да отпечатате 3D червячна предавка?

Да, можете да принтирате 3D червячни зъбни колела. Хората използват различни материали за червячни зъбни колела, като най-популярният избор е найлонът, тъй като е по-здрав и издръжлив, следван от PLA и ABS, които се представят много по-добре, когато са смазани. Потребителите препоръчват да ги принтирате на 450, за да избегнете прекомерното нанизване и опори.

Един потребител използва PETG и за отпечатване на червячна предавка за чистачките на автомобила си, която работи успешно повече от 2,5 години.

Предлагаме ви видеоклип, в който се тества издръжливостта и здравината на сухи и смазани червячни зъбни колела, изработени от PLA, PETG и ABS, при високи скорости.

Въпреки че е много възможно, правилното проектиране и отпечатване на червячни зъбни колела може да се окаже малко трудно, тъй като се нуждаете от прецизност и издръжливост.

Освен това смазването на зъбните колела също може да създаде известни трудности, тъй като смазочният материал обикновено се отстранява в процеса на въртене, оставяйки зъбното колело незащитено. Ето защо найлонът обикновено е първият избор за червячни зъбни колела, тъй като не се нуждае от допълнително смазване.

Можете ли да печатате 3D зъбни колела със смола?

Да, възможно е успешно да отпечатате 3D зъбни колела от смола и да ги използвате. Бих ви препоръчал да закупите специална инженерна смола, която може да издържи на много по-голяма сила и въртящ момент в сравнение с обикновената смола. Можете също така да смесите малко гъвкава смола, за да я направите по-малко крехка. Избягвайте да втвърдявате частите твърде дълго.

Видеоклипът по-долу от Майкъл Рехтин е наистина готино експериментално тестване на 3D принтирана планетарна скоростна кутия, използваща смола и FDM 3D печат. Той използва Tough PLA & ABS-Like Resin за този тест.

Един потребител спомена, че опитът му с 3D отпечатани зъбни колела е, че зъбните колела от смола всъщност могат да бъдат по-здрави от зъбните колела от FDM. Те са имали две приложения, при които зъбите на 3D отпечатаните зъбни колела от FDM са се срязали, но са работили добре със здрави 3D отпечатъци от смола.

Зъбните колела издържат около 20 часа, преди да се счупят или деформират. В крайна сметка те преминават към ремъци и шайби, за да постигнат по-добри резултати в конкретния си проект, който работи успешно вече над 3000 часа.