On palju inimesi, kes 3D-trükivad hammasrattaid, kuid võib olla probleemiks otsustada, millist filamenti nende jaoks kasutada. See artikkel juhatab teid, millised on parimad filamendid hammasrataste jaoks, samuti kuidas neid 3D-trükkida.

Kui see on see, mida te otsite, siis lugege edasi, et saada kasulikku teavet 3D-trükitud hammasrataste kohta.

Kas 3D-trükitud hammasrattad on piisavalt tugevad?

Jah, 3D-trükitud hammasrattad on piisavalt tugevad paljude tavaliste mehhanismide ja erinevate kasutusviiside jaoks. Materjalid nagu nailon või polükarbonaat on eelistatavad hammasrataste printimiseks, kuna need on tugevamad ja vastupidavamad. 3D-trükitud hammasrattaid võib eelistada metallratastele nende väiksema kaalu tõttu robootikaprojektide või asenduste puhul.

Lisaks sellele võib oma osade konstrueerimine ja printimine säästa palju aega, sest mõnede mehhanismide asendusdetailide tellimine võib võtta aega.

Teisest küljest on 3D-trükitud hammasrattad suure tõenäosusega liiga nõrgad raskeveokite jaoks, olenemata sellest, millist filamenti te kasutate, kui te ei prindi neid professionaalses keskuses, mis kasutab väga tugevaid materjale.

Siin on näidisvideo ühest kasutajast, kes asendas edukalt raadio teel juhitava auto kahjustatud plastist käigukasti 3D-printitud nailonfilamendist käigukastiga.

Sõltuvalt sellest, milleks te kavatsete hammasrattaid kasutada, annavad erinevad materjalid paremaid tulemusi ja ma vaatan järgnevates punktides läbi sobivad materjalid hammasrataste 3D-trükkimiseks.

Kas PLA-d saab kasutada hammasrataste jaoks?

Jah, PLA-d saab kasutada hammasrataste jaoks ja see on edukalt töötanud paljude kasutajate jaoks, kes neid 3D-trükivad. Üks näide PLA-st edukalt valmistatud 3D-trükitud hammasratastest on alates Hammasrataste süda 3D-trükk, mis sisaldab liikuvaid hammasrattaid. Sellel on üle 300 Maki, millest paljud on valmistatud PLA-st. Lihtsate hammasrataste mudelite jaoks töötab PLA hästi.

Antud juhul tegid kasutajad käigud sellistest filamentidest nagu CC3D Silk PLA, GST3D PLA või Overture PLA, mida võib leida Amazonist. Mõned PLA-tüübid, värvid või komposiidid toimivad paremini kui teised ja ma tulen nende juurde tagasi järgmises osas.

PLA ei ole vastupidavuse ja pöördemomendi (pöörlemisjõu) osas kõige tugevam või vastupidavam materjal ning see deformeerub temperatuuril üle 45-500C, kuid see toimib oma taskukohase hinna kohta üllatavalt hästi ja seda on väga lihtne hankida.

Vaadake seda videot, milles testitakse õlitatud PLA hammasrataste tugevust ja vastupidavust.

Parim filament 3D printimise hammasrataste jaoks

Polükarbonaat ja nailon tunduvad olevat parimad filamendid 3D-printimise käikudeks kodus nende vastupidavuse ja tugevuse tõttu. Polükarbonaadil on paremad mehaanilised omadused. Nailon on aga palju kättesaadavam ja mitmekülgsem, mistõttu seda peetakse sageli parimaks filamendiks, kuna seda kasutab rohkem inimesi.

Allpool on nende filamentide, samuti väga populaarse PLA üksikasjalikum kirjeldus.

1. Polükarbonaat

Polükarbonaat ei ole tavaline filament, peamiselt seetõttu, et see on veidi kallim ja selleks on vaja printerit, mille düüsi temperatuur võib ulatuda 300 °C. Siiski võib seda siiski liigitada standardfilamentide hulka, sest paljud inimesed kasutavad seda oma kodustes projektides.

Polymaker PolyMax PC on kvaliteetne filament, mida saad Amazonist. Paljude arvustajate sõnul on seda lihtsam printida kui paljusid teisi sealseid polükarbonaatfilamente.

Üks kasutaja kirjeldas, et sellega on lihtne töötada, isegi Ender 3. See on komposiit-PC, nii et te loobute mõnest tugevusest ja kuumakindlusest, et seda paremini printida. Polymaker on selle tasakaalu väga hästi teinud ja te ei vaja isegi spetsiaalset voodit või korpust, et saada suurepäraseid väljatrükke.

Polükarbonaatfilamenti on palju erinevaid tüüpe, mis sõltuvalt tootjast erinevad, kusjuures igaühel neist on veidi erinev jõudlus ja erinevad nõuded.

See filament on väga tugev ja talub deformeerumata temperatuuri kuni 150 °C. Kui teil on vaja printida hammasratast, mille puhul te teate, et mehhanism läheb kuumaks, siis võib see olla teie parim materjalivalik.

Teisest küljest on seda raskem printida ja see nõuab suurt kuumust nii düüsilt kui ka voodilt.

2. Nailon

Nailon on ehk kõige populaarsem valik 3D-printimise käikude jaoks kodus ja see on üks parimaid valikuid turul olevatest peavoolu ja taskukohastest filamentidest.

See materjal on tugev ja paindlik ning kõrge kuumakindlusega, mis tähendab, et see võib toimida ilma deformeerumata kuni 120 °C temperatuuril.

See on ka vastupidav, üks kasutaja mainis, et nailonist 3D-prinditud asendusratas kestis üle 2 aasta. See on siiski kallim kui PLA ja seda on veidi keerulisem printida, kuid internetis on palju õpetusi ja juhiseid, mis aitavad teil printida vastupidavaid rattaid.

Nailonfilamendi alamkategooria on süsinikkiuga tugevdatud nailon. See on väidetavalt tugevam ja jäigem kui tavaline nailonfilament, kuid kasutajate arvamused on selle kohta erinevad.

Ma soovitaksin kasutada midagi sellist nagu SainSmart Carbon Fiber Filled Nylon Filament Amazonist. Paljud kasutajad armastavad selle tugevust ja vastupidavust.

Mõned populaarsed kaubamärgid, mis pakuvad nailonist ja süsinikkiust nailonfilamenti, on MatterHackers, ColorFabb ja Ultimaker.

Teine suurepärane nailonfilament, mida saad telefoniümbriste 3D-trükkimiseks, on Polymaker Nylon Filament Amazonist. Kasutajad kiidavad seda selle vastupidavuse, printimise lihtsuse ja esteetilisuse poolest.

Nailoni üks puudus on selle suur niiskuseimavus, seega peate tagama selle nõuetekohase ladustamise ja hoidma selle võimalikult kuivana.

Mõned inimesed soovitavad printida otse niiskuskontrollitud hoiukastist, näiteks Amazonase SUNLU filamentkuivatist.

3. PLA

PLA on vaieldamatult kõige populaarsem 3D-trükifilament üldiselt ja see teeb selle laialdaselt kättesaadavaks nii hinna kui ka viimistluse mitmekesisuse poolest.

Käikude osas toimib see hästi, kuigi see ei ole nii tugev ega vastupidav kui nailon. See pehmeneb, kui see puutub kokku temperatuuriga üle 45-50oC, mis ei ole ideaalne, kuid on siiski üsna vastupidav.

Nagu eelnevalt mainitud, saate kasutada mõnda suurepärast PLA-filamenti, näiteks:

• CC3D Silk PLA
• GST3D PLA
• Overture PLA

Sarnaselt nailonfilamendile on ka PLA-st erinevaid variante ja komposiite, millest mõned on tugevamad kui teised. Allpool olevas videos vaadeldakse erinevaid materjale ja komposiite ning seda, kuidas nad reageerivad pöördemomendile (ehk pöörlemisjõule), ning võrreldakse nende tugevust, alustades erinevatest PLA-tüüpidest.

Allpool olevas videos vaadeldakse PLA vastupidavust pärast 2-aastast igapäevast kasutamist (näitena kasutatakse seda Fusion 360 faili).

Paljud inimesed kasutavad PLA-d vähem keeruliste projektide jaoks (nagu eespool mainitud Geared Heart) ja selliste projektide jaoks on see filament suurepärane valik.

Mõnikord trükivad inimesed keerukamate masinate jaoks PLA-st ajutisi asendusrattaid, mis on edukas.

4. PEEK

PEEK on väga kõrgetasemeline filament, mida saab kasutada hammasrataste 3D-trükkimiseks, kuid see nõuab spetsiaalset 3D-printerit ja professionaalsemat seadistust.

Üks PEEKi peamisi omadusi on just see, kui tugev see on, praegu on see kõige tugevam filament turul, mida saab osta ja 3D printida kodus, kuigi trükkimistingimuste õigeks saamine võib olla keeruline.

Kuna PEEKi kasutatakse lennundus-, meditsiini- ja autotööstuses, annaks sellest materjalist 3D-printimine hammasrataste valmistamiseks erakordseid tulemusi. See on aga väga kallis, maksab umbes 350 dollarit 500 grammi eest. Samuti on seda raske kodus printida, mistõttu ei pruugi see olla ideaalne valik.

Vaadake seda videot, mis tutvustab PEEKi.

Saate vaadata sarnaseid müügis olevaid tooteid aadressil Vision Miner.

Kuidas teha 3D-trükitud hammasrattaid tugevamaks?

Et muuta teie 3D-printitud hammasratas tugevamaks, saate kalibreerida oma printeri, printida hammasrattaid näoga allapoole, et vältida tugede tekkimist, reguleerida printimistemperatuuri, et tagada filamendi hea sidumine, kohandada täitmisseadistusi ja teha vähem hambaid, nii et iga hammas saab printida paksemana ja tugevamana.

Kalibreerige oma printer

Nagu iga printimise puhul, peaks printeri korralik kalibreerimine aitama teil muuta 3D-prinditud hammasrattaid tugevamaks ja mõõtmete poolest täpsemaks.

Esiteks, olge ettevaatlik voodi tasandamise ja düüsi kauguse suhtes voodist, nii et saate tugeva esimese kihi ja hea kihi haardumise oma varustuse jaoks.

Teiseks kalibreerige E-Steps ja Flow Rate, et ekstruuderist voolaks õige kogus filamenti läbi ja väldiksite klompide või lünkade tekkimist 3D-prinditud hammasrataste sees, mis võivad kahjustada selle terviklikkust. Siin on video, mis selgitab, kuidas seda kalibreerimist teha.

Prindi käik näoga allapoole

Trükkige hammasrattad alati näoga allapoole, nii et hammasrataste hambad puutuvad kokku ehitatud plaadiga. See annab tugevamate hammastega hammasratta, kuna kihi haardumine on kindlam. Samuti vähendab see vajadust tugede järele, mille eemaldamine võib kahjustada hammasratta terviklikkust.

Siin on video, mis selgitab põhjalikumalt trükkimise orientatsiooni.

Kui teil on hammasratas koos kinnitusega, trükkige hammasratas alati altpoolt ja kinnitus ülevaltpoolt, nagu on näidatud allolevas videos.

Kalibreerige printimistemperatuur

Sa tahad leida parima temperatuuri, et sinu filament sulaks korralikult ja kleepuks iseendale. Seda saad teha, printides Thingiverse'ist temperatuuri kalibreerimistorni.

Cura kaudu on olemas uuem tehnika temperatuuri kalibreerimistorni seadistamiseks. Vaadake allolevat videot, et näha, kuidas seda oma 3D-printeri jaoks teha.

Temperatuuri tõstmine ilma kalibreerimiskatseta võib toimuda, et sulatada filamenti rohkem ja panna kihid paremini kokku. Tavaliselt toimib temperatuuri tõstmine 5-10°C ulatuses hästi, kui teil on selliseid probleeme.

Seda võib kombineerida jahutuse vähendamisega või selle täieliku eemaldamisega, et parandada kihi haardumist. Kui see aga ei aita hammasrattaid tugevdada, peaksite tegema kalibreerimiskatse.

Kohandage täitematerjalide seaded

Üldiselt on vaja vähemalt 50 % täiteväärtust, et saavutada käigu hea tugevus, kuid see väärtus võib sõltuvalt täitemustrist erineda.

Mõned kasutajad soovitavad väiksemate käikude puhul 100% täitematerjali, samas kui teised soovitavad, et kõik üle 50% töötab ja suur täiteprotsent ei tee vahet. On soovitatud, et kolmnurkne täitemuster on hea kasutada, kuna see annab tugeva sisemise toetuse.

Üks täitematerjalide seade, mis muudab teie käigu tugevamaks, on täitematerjalide kattumise protsent, mis mõõdab täitematerjali ja mudeli seinte kattumist. Mida suurem on protsent, seda parem on seina ja täitematerjali vaheline ühendus.

Täitematerjali kattumise seadistus on vaikimisi seatud 30%-le, seega peaksite seda järk-järgult suurendama, kuni täitematerjali ja varustuse piirjoonte vahel ei ole enam lünki.

3D printida hammasrattaid vähemate hammastega

Väiksem hammaste arv hammasratastel tähendab suuremaid ja tugevamaid hambaid, mis omakorda tähendab tugevamat üldist hammasratast. Väiksemad hambad on altimad purunemisele ja neid on raskem täpselt trükkida.

Hammasratta hammaste paksus peaks olema 3-5 korda suurem kui ringikujuline samm ja hammasratta laiuse suurendamine suurendab proportsionaalselt selle tugevust.

Kui teie projekt seda võimaldab, valige alati minimaalne vajalik hammaste arv. Siin on üksikasjalikum juhend selle kohta, kuidas läheneda hammasrataste projekteerimisele maksimaalse tugevuse saavutamiseks.

On olemas väga lahe veebisait nimega Evolvent Design, kus saate luua oma käigu disaini ja laadida alla STL-i 3D-trükkimiseks.

Kuidas määrida PLA hammasrattaid?

Hammasrataste määrimiseks tuleks kasutada määrdeid või õli, mis katab hammasrattaid, et need pöörlevad ja libisevad kergemini. 3D-prinditud hammasrataste populaarsed määrdeained on liitium-, silikoon- või PTFE-põhised. Neid on saadaval aplikaatorpudelites ja pihustites, sõltuvalt teie eelistustest.

Näiteks PLA puhul on kõige parem valida kergem määrdeaine, kuigi ka eespool nimetatud määrdeid on laialdaselt kasutatud ja rahuldavate tulemustega.

Erinevat tüüpi määrdeained on erinevatel viisidel. Liitiumrasva kantakse otse hammasratastele, PTFE aga tavaliselt pihustatuna. Kandke valitud määrdeaine peale ja keerake hammasrattaid, et veenduda, et pöörlemine on sujuv.

Mõned heade hinnangutega määrdeained on näiteks Super Lube 51004 sünteetiline õli PTFE-ga, STAR BRITE valge liitiumrasv või isegi kosmeetiline vaseliin. Super Lube on 3D-trükkide jaoks ilmselt kõige populaarsem valik, kuna sellel on üle 2000 hinnangu, millest 85% on kirjutamise ajal 5 tärni või rohkem.

Paljud 3D-printeri kasutajad kasutavad Super Lube'i mitmesuguste detailide, näiteks hingede, lineaarsete rööbaste, varraste ja muu jaoks. See oleks suurepärane toode, mida saaks kasutada ka 3D-prinditud hammasrataste jaoks.

Mehhanismi tõrgeteta töö tagamiseks tuleks hammasrattaid regulaarselt puhastada ja õlitada (vaadake seda juhendit, et saada lisateavet trükitud hammasrataste puhastamise kohta).

Kas te saate 3D printida ussikangi?

Jah, te saate 3D-trükkida tigukonveierid. Inimesed on kasutanud erinevaid materjale tigukonveierite jaoks, kusjuures kõige populaarsem valik on nailon, kuna see on tugevam ja vastupidavam, millele järgnevad PLA ja ABS, mis toimivad palju paremini, kui neid määrida. Kasutajad soovitavad neid printida 450, et vältida liigset nöörimist ja toetusi.

Üks kasutaja kasutas PETG-d ka oma auto klaasipuhastite tigukonveieri printimiseks, mis on edukalt töötanud üle 2,5 aasta.

Siin on video, milles testitakse nii PLA-st, PETG-st kui ka ABS-st valmistatud kuiva ja õlitatud tigukonveierite vastupidavust ja tugevust suurtel kiirustel.

Kuigi see on väga hästi võimalik, võib tigukonveierite korrektne projekteerimine ja trükkimine olla veidi keeruline, sest vaja on täpsust ja vastupidavust.

Lisaks sellele võib hammasrataste määrimine tekitada mõningaid raskusi, kuna määrdeaine kipub pöörlemise käigus eemalduma, jättes hammasratta kaitsmata. Seetõttu on nailon tavaliselt esimene valik tigukangide jaoks, kuna see ei vaja täiendavat määrimist.

Kas sa saad vaiguga 3D printida hammasrattaid?

Jah, hammasrattaid on võimalik edukalt vaiguga 3D printida ja neist ka mingit kasu saada. Soovitan sulle osta spetsiaalset tehnilist vaiku, mis talub palju rohkem jõudu ja pöördemomenti võrreldes tavalise vaiguga. Võid segada ka paindlikku vaiku, et muuta see vähem hapraks. Väldi osade liiga pikka kõvenemist.

Michael Rechtini allolev video on tõesti lahe eksperimentaalne katsetamine 3D-prinditud planeetide hammasrataste kastiga, kasutades nii vaiku kui ka FDM 3D-printimist. Ta kasutas selle katse jaoks karmi PLA & ABS-taolist vaiku.

Üks kasutaja mainis, et nende kogemus 3D-prinditud hammasrataste kohta oli, et vaigust hammasrataste võib tegelikult olla tugevam kui FDM-rataste. Neil oli kaks rakendust, kus FDM 3D-prinditud hammasrataste hambad lõigati maha, kuid kõva vaigust 3D-prinditud hammasrataste puhul jooksis see hästi.

Hammasrattad kestsid umbes 20 tundi, enne kui nad murdusid või deformeerusid. Nad läksid lõpuks üle rihmaratastele ja rihmadele, et saavutada paremaid tulemusi nende konkreetses projektis, mis on edukalt töötanud üle 3000 tunni.