Existuje spousta lidí, kteří 3D tisknou ozubená kola, ale může být problém rozhodnout se, jaký filament pro ně použít. Tento článek vám poradí, jaké jsou nejlepší filamenty pro ozubená kola, a také jak je 3D tisknout.

Pokud hledáte právě toto, pokračujte ve čtení a dozvíte se užitečné informace o 3D tištěných ozubených kolech.

Jsou 3D tištěné převody dostatečně silné?

Ano, 3D tištěná ozubená kola jsou dostatečně pevná pro mnoho běžných mechanismů a pro různá použití. Pro tisk ozubených kol jsou vhodnější materiály, jako je nylon nebo polykarbonát, protože jsou pevnější a odolnější. 3D tištěná kola lze upřednostnit před kovovými kvůli jejich nižší hmotnosti, pro projekty robotiky nebo náhrady.

Kromě toho vám návrh a tisk vlastních dílů může ušetřit spoustu času, protože objednání náhradních dílů pro některé mechanismy může trvat dlouho.

Na druhou stranu jsou 3D tištěná ozubená kola pravděpodobně příliš slabá pro těžké stroje, bez ohledu na typ použitého vlákna, pokud je netisknete v profesionálním centru, které používá velmi silné materiály.

Zde je příklad videa uživatele, který úspěšně nahradil poškozený plastový převod pro rádiem řízené auto převodovkou vytištěnou na 3D tiskárně z nylonových vláken.

V závislosti na tom, k čemu chcete ozubená kola použít, budou různé materiály poskytovat lepší výsledky a v následujících kapitolách se budu zabývat vhodnými materiály pro 3D tisk ozubených kol.

Lze PLA použít na ozubená kola?

Ano, PLA lze použít na ozubená kola a úspěšně funguje u mnoha uživatelů, kteří je 3D tisknou. Jeden příklad 3D tištěných ozubených kol úspěšně vyrobených z PLA pochází od Srdce s převodovkou 3D tisk, který obsahuje pohyblivá ozubená kola. Má více než 300 maket, z nichž mnohé jsou vyrobeny z PLA. Pro jednoduché modely ozubených kol se PLA dobře osvědčuje.

V tomto případě uživatelé vyrobili ozubená kola z filamentů, jako je CC3D Silk PLA, GST3D PLA nebo Overture PLA, které lze nalézt na Amazonu. Některé typy PLA, barvy nebo kompozity mají lepší vlastnosti než jiné, k nimž se vrátím v následující části.

PLA není nejpevnější ani nejodolnější materiál, pokud jde o odolnost a točivý moment (rotační sílu), a deformuje se při teplotách nad 45-500 °C, ale na svou dostupnou cenu funguje překvapivě dobře a je velmi snadné jej získat.

Podívejte se na toto video, které testuje pevnost a odolnost mazaných ozubených kol PLA.

Nejlepší vlákno pro 3D tisk ozubených kol

Polykarbonát a nylon se jeví jako nejlepší filamenty pro domácí 3D tisk ozubených kol, a to díky své odolnosti a pevnosti. Polykarbonát má lepší mechanické vlastnosti. Nylon je však mnohem dostupnější a univerzálnější, proto je často považován za nejlepší filament, protože ho používá více lidí.

Níže je uveden podrobnější popis těchto vláken a také velmi oblíbeného PLA.

1. Polykarbonát

Polykarbonát není běžným filamentem, především proto, že je o něco dražší a potřebujete tiskárnu, jejíž tryska může dosáhnout teploty 300 °C. Přesto jej lze zařadit mezi standardní filamenty, protože jej mnoho lidí používá pro své domácí projekty.

Polymaker PolyMax PC je vysoce kvalitní značka filamentu, který můžete získat na Amazonu. Podle mnoha recenzentů se s ním tiskne snadněji než s mnoha jinými polykarbonátovými filamenty.

Jeden z uživatelů popsal, že se s ním snadno pracuje, a to i na počítači Ender 3. Jedná se o kompozitní počítač, takže se vzdáváte určité pevnosti a tepelné odolnosti za lepší možnost tisku. Vyváženost tohoto materiálu se společnosti Polymaker podařila opravdu dobře a k dosažení skvělých výtisků nepotřebujete ani speciální lůžko nebo kryt.

Existuje mnoho typů polykarbonátových vláken, které se liší v závislosti na výrobci, přičemž každé z nich má trochu jiné vlastnosti a požadavky.

Tento filament je velmi pevný a bez deformace odolává teplotám až 150 °C. Pokud potřebujete vytisknout ozubené kolo, o kterém víte, že se v mechanismu zahřívá, může být tento materiál tou nejlepší volbou.

Na druhou stranu je tisk obtížnější a vyžaduje vysoké zahřátí trysky i lůžka.

2. Nylon

Nylon je pravděpodobně nejoblíbenější volbou pro domácí 3D tisk a je to jedna z nejlepších voleb z běžných a cenově dostupných vláken na trhu.

Tento materiál je pevný a pružný a má vysokou tepelnou odolnost, což znamená, že může fungovat bez deformace při teplotách až 120 °C.

Je také odolný, jeden uživatel uvedl, že náhradní ozubené kolo vytištěné z nylonu vydrželo více než 2 roky. Je však dražší než PLA a jeho tisk je o něco obtížnější, ale na internetu existuje mnoho návodů a instrukcí, které vám pomohou vytisknout odolná ozubená kola.

Podkategorií nylonových vláken je nylon vyztužený uhlíkovými vlákny. Ten je údajně pevnější a tužší než běžná nylonová vlákna, názory uživatelů se však v tomto případě různí.

Doporučil bych něco jako SainSmart Carbon Fiber Filled Nylon Filament od Amazonu. Mnoho uživatelů si oblíbilo jeho pevnost a odolnost.

Mezi oblíbené značky, které nabízejí nylonová a karbonová nylonová vlákna, patří MatterHackers, ColorFabb a Ultimaker.

Dalším skvělým nylonovým vláknem, které si můžete pořídit pro 3D tisk pouzder na telefony, je nylonové vlákno Polymaker od společnosti Amazon. Uživatelé ho oceňují pro jeho houževnatost, snadnost tisku a estetiku.

Jednou z nevýhod nylonu je jeho vysoká absorpce vlhkosti, proto je třeba dbát na správné skladování a udržovat ho co nejsušší.

Někteří lidé doporučují tisknout přímo z boxu s kontrolovanou vlhkostí, například ze sušičky SUNLU Filament Dryer od Amazonu.

3. PLA

PLA je pravděpodobně nejoblíbenějším vláknem pro 3D tisk obecně, a proto je široce dostupný jak z hlediska ceny, tak z hlediska rozmanitosti povrchových úprav.

Z hlediska převodů funguje dobře, i když není tak pevný a odolný jako nylon. Při vystavení teplotám vyšším než 45-50oC měkne, což není ideální, ale přesto je poměrně odolný.

Jak již bylo zmíněno, můžete použít skvělé PLA filamenty, jako jsou např:

• CC3D Silk PLA
• GST3D PLA
• Předehra PLA

Podobně jako u nylonových vláken existují různé varianty a kompozity PLA, některé silnější než jiné. Níže uvedené video se zabývá různými materiály a kompozity a jejich reakcí na točivý moment (nebo rotační sílu) a porovnává jejich pevnost, počínaje různými typy PLA.

Níže uvedené video se zabývá odolností PLA po dvou letech každodenního používání (jako příklad je použit tento soubor Fusion 360).

Mnoho lidí používá PLA pro méně složité projekty (například výše zmíněné Geared Heart) a pro tento druh projektů je tento filament skvělou volbou.

Někdy lidé tiskli z PLA dočasná náhradní ozubená kola pro složitější stroje s úspěšným výsledkem.

4. PEEK

PEEK je velmi kvalitní vlákno, které lze použít pro 3D tisk ozubených kol, ale vyžaduje specializovanou 3D tiskárnu a profesionálnější nastavení.

Jednou z hlavních vlastností PEEKu je jeho pevnost - v současnosti je to nejpevnější filament na trhu, který si můžete koupit a tisknout z něj doma, i když správné nastavení podmínek tisku může být obtížné.

Vzhledem k tomu, že PEEK se používá v leteckém, lékařském a automobilovém průmyslu, 3D tisk ozubených kol z tohoto materiálu by vám poskytl výjimečné výsledky. Jedná se však o velmi drahý materiál, jehož cena se pohybuje kolem 350 USD za 500 g. Je také obtížné tisknout jej doma, což je důvod, proč nemusí být ideální volbou.

Podívejte se na toto video, které vás seznámí se systémem PEEK.

Podobné modely na prodej si můžete prohlédnout na stránkách Vision Miner.

Jak udělat 3D tištěné ozubené kolo pevnější?

Aby byla vaše 3D tištěná ozubená kola pevnější, můžete zkalibrovat tiskárnu, tisknout ozubená kola lícem dolů, abyste se vyhnuli podpěrám, upravit teplotu tisku, aby se filament dobře spojil, upravit nastavení výplně a vyrobit méně zubů, takže každý zub může být vytištěn silnější a pevnější.

Kalibrace tiskárny

Stejně jako u jakéhokoli jiného tisku by vám správná kalibrace tiskárny měla pomoci k tomu, aby vaše 3D vytištěná ozubená kola byla pevnější a rozměrově přesnější.

Nejprve dbejte na vyrovnání lože a vzdálenost trysky od lože, abyste dosáhli silné první vrstvy a dobré přilnavosti vrstvy pro vaše zařízení.

Za druhé, zkalibrujte E-Steps a Flow Rate, aby extrudérem protékalo správné množství filamentu a nedocházelo k tvorbě kapek nebo mezer ve vytištěných 3D ozubených kolech, které mohou narušit jejich integritu. Zde je video, které vysvětluje, jak tuto kalibraci provést.

Tisk zařízení lícem dolů

Ozubená kola tiskněte vždy lícem dolů tak, aby se zuby ozubených kol dotýkaly vestavěné desky. Vznikne tak ozubené kolo s pevnějšími zuby, protože přilnavost vrstvy je bezpečnější. Snižuje se také potřeba podpěr, které mohou při odstranění poškodit celistvost ozubeného kola.

Zde je video, které orientaci na tisk vysvětluje podrobněji.

Pokud máte ozubené kolo s montáží, vždy tiskněte ozubené kolo dole a montáž nahoře, jak je ukázáno ve videu níže.

Kalibrace teploty tisku

Chcete zjistit nejlepší teplotu, aby se filament správně roztavil a přilnul k sobě. To můžete udělat tak, že si vytisknete věž pro kalibraci teploty z Thingiverse.

Existuje novější technika nastavení teplotní kalibrační věže prostřednictvím programu Cura. Podívejte se na níže uvedené video a zjistěte, jak to můžete udělat pro svou vlastní 3D tiskárnu.

Zvýšením teploty bez kalibračního testu lze dosáhnout většího roztavení vlákna a lepšího spojování vrstev. Pokud máte takové problémy, obvykle se osvědčuje zvýšení teploty v rozmezí 5-10 °C.

To lze spojit se snížením nebo úplným odstraněním chlazení, aby se zlepšila přilnavost vrstvy. Pokud to však nepomůže k posílení převodů, měli byste provést kalibrační test.

Úprava nastavení výplně

Obecně platí, že pro dosažení dobré pevnosti převodovky je třeba, aby hodnota výplně činila alespoň 50 %, ale tato hodnota se může lišit v závislosti na vzoru výplně.

Někteří uživatelé doporučují 100% výplň pro menší převody, zatímco jiní doporučují, aby fungovalo cokoli nad 50 %, a vysoké procento výplně nebude mít vliv. Bylo navrženo, že je vhodné použít vzor trojúhelníku, protože poskytuje silnou vnitřní podporu.

Jedním z nastavení výplně, které posílí vaše zařízení, je procento překrytí výplně, které měří překrytí mezi výplní a stěnami modelu. Čím vyšší je procento, tím lepší je spojení mezi stěnami a výplní.

Nastavení Překrytí výplně je ve výchozím nastavení nastaveno na 30 %, takže byste jej měli postupně zvyšovat, dokud se mezi výplní a obvodem zařízení nezobrazí mezery.

3D tisk ozubených kol s menším počtem zubů

Menší počet zubů na ozubeném kole znamená větší a silnější zuby, což zase znamená celkově silnější ozubené kolo. Menší zuby jsou náchylnější na zlomení a je obtížnější je přesně vytisknout.

Tloušťka zubů ozubeného kola by měla být 3-5násobkem kruhové rozteče a zvětšením šířky kola se úměrně zvýší jeho pevnost.

Pokud to váš projekt umožňuje, volte vždy minimální požadovaný počet zubů. Zde je podrobnější návod, jak přistupovat ke konstrukci ozubených kol pro dosažení maximální pevnosti.

Existuje opravdu skvělá webová stránka s názvem Evolvent Design, kde si můžete vytvořit svůj vlastní návrh zařízení a stáhnout si STL pro 3D tisk.

Jak mazat ozubená kola PLA?

K mazání ozubených kol byste měli použít mazivo nebo olej, kterým ozubená kola pokryjete, aby se snadněji otáčela a posouvala. Mezi oblíbená maziva pro 3D tištěná ozubená kola patří maziva na bázi lithia, silikonu nebo PTFE. Dodávají se v lahvičkách s aplikátorem a ve spreji, podle toho, co preferujete.

Například pro PLA je nejlepší zvolit lehčí mazivo, ačkoli výše uvedená maziva jsou také hojně používána s uspokojivými výsledky.

Různé typy maziv se liší způsobem aplikace. Lithiové mazivo se nanáší přímo na ozubená kola, zatímco teflonové mazivo se obvykle dodává ve formě spreje. Naneste vybrané mazivo a roztočte ozubená kola, abyste se ujistili, že se otáčí hladce.

Mezi maziva s dobrými recenzemi patří například syntetický olej Super Lube 51004 s PTFE, bílé lithiové mazivo STAR BRITE nebo dokonce kosmetická vazelína. Super Lube je pravděpodobně nejoblíbenější volbou pro 3D výtisky, protože má více než 2 000 hodnocení, z nichž 85 % bylo v době psaní tohoto článku 5 a více hvězdiček.

Mnoho uživatelů 3D tiskáren používá mazivo Super Lube pro celou řadu dílů, jako jsou závěsy, lineární kolejnice, tyče a další. Tento produkt by se skvěle hodil i pro 3D tištěná ozubená kola.

Ozubená kola byste měli pravidelně čistit a mazat, abyste zajistili hladký chod mechanismu (více informací o čištění tištěných ozubených kol naleznete v tomto průvodci).

Lze vytisknout 3D šnekový převod?

Ano, šnekové převody můžete tisknout ve 3D. Lidé používají pro šnekové převody různé materiály, přičemž nejoblíbenější volbou je nylon, protože je pevnější a odolnější, dále PLA a ABS, které fungují mnohem lépe, když jsou mazané. Uživatelé doporučují tisknout je při 450, aby se zabránilo nadměrnému navlékání a podpěrám.

Jeden uživatel použil PETG také k tisku šnekového převodu pro stěrače automobilů, který úspěšně funguje již více než 2,5 roku.

Zde je video, které testuje odolnost a pevnost suchých a mazaných šnekových převodů z PLA, PETG a ABS při vysokých rychlostech.

Ačkoli je to velmi dobře možné, správný návrh a tisk šnekových převodů může být trochu obtížný, protože potřebujete přesnost a odolnost.

Kromě toho může mazání ozubených kol představovat určité potíže, protože mazivo má tendenci se při otáčení odstraňovat a ozubené kolo zůstává nechráněné. Proto je pro šnekové převody obvykle první volbou nylon, protože nepotřebuje dodatečné mazání.

Lze tisknout 3D ozubená kola z pryskyřice?

Ano, je možné úspěšně tisknout 3D ozubená kola z pryskyřice a získat z nich nějaké užití. Doporučil bych vám zakoupit speciální inženýrskou pryskyřici, která vydrží mnohem větší sílu a točivý moment ve srovnání s běžnou pryskyřicí. Můžete také přimíchat nějakou pružnou pryskyřici, aby nebyla tak křehká. Vyvarujte se příliš dlouhého vytvrzování dílů.

Níže uvedené video Michaela Rechtina je opravdu skvělým experimentálním testováním 3D tištěné planetové převodovky pomocí 3D tisku z pryskyřice i FDM. Pro tento test použil odolnou pryskyřici PLA & amp; podobnou ABS.

Jeden uživatel se zmínil, že jeho zkušenost s 3D tištěnými ozubenými koly je taková, že pryskyřicová ozubená kola mohou být ve skutečnosti pevnější než ozubená kola FDM. Měli dvě aplikace, kde se zuby 3D tištěných kol FDM odřízly, ale s odolnými pryskyřicovými 3D výtisky fungovaly dobře.

Ozubená kola vydržela asi 20 hodin, než praskla nebo se zdeformovala. Nakonec přešli na řemenice a řemeny, aby dosáhli lepších výsledků v jejich konkrétním projektu, který úspěšně funguje již více než 3 000 hodin.