Rengetegen vannak, akik 3D nyomtatnak fogaskerekeket, de problémát jelenthet annak eldöntése, hogy milyen filamentumot használjon hozzájuk. Ez a cikk útmutatást ad arról, hogy melyek a legjobb filamentumok a fogaskerekekhez, valamint arról, hogyan 3D nyomtassa őket.

Ha ez az, amit keres, akkor olvasson tovább, hogy megtudjon néhány hasznos információt a 3D nyomtatott fogaskerekekről.

Elég erősek a 3D nyomtatott fogaskerekek?

Igen, a 3D nyomtatott fogaskerekek elég erősek számos gyakori mechanizmushoz és különböző felhasználási célokra. Az olyan anyagok, mint a nejlon vagy a polikarbonát, előnyösebbek a fogaskerekek nyomtatásához, mivel erősebbek és tartósabbak. 3D nyomtatott fogaskerekek könnyebb súlyuk miatt előnyben részesíthetők a fémekkel szemben, robotikai projektekhez vagy cserékhez.

Továbbá a saját alkatrészek tervezése és nyomtatása sok időt takaríthat meg, mivel egyes mechanizmusok pótlásának megrendelése sok időt vehet igénybe.

Másrészt a 3D nyomtatott fogaskerekek valószínűleg túl gyengék a nagy teherbírású gépekhez, függetlenül a használt szál típusától, hacsak nem egy professzionális központban nyomtatja őket, ahol nagyon erős anyagokat használnak.

Íme egy példavideó egy felhasználóról, aki sikeresen kicserélte egy rádióvezérelt autó sérült műanyag fogaskerekét egy 3D nyomtatott nejlonszálas fogaskerékre.

Attól függően, hogy mire kívánja használni a fogaskerekeket, a különböző anyagok jobb eredményt adnak, és a következő szakaszokban a fogaskerekek 3D nyomtatására alkalmas anyagokat fogom áttekinteni.

Használható-e PLA fogaskerekekhez?

Igen, a PLA használható fogaskerekekhez, és sok felhasználó számára sikeresen működik, akik 3D nyomtatják őket. Az egyik példa a PLA-ból sikeresen készült 3D nyomtatott fogaskerekekre egy Geared Heart 3D nyomtatás, amely mozgó fogaskerekeket tartalmaz. 300-nál is több Makes van benne, sok közülük PLA-ból készült. Egyszerű fogaskerekes modellekhez a PLA jól működik.

Ebben az esetben a felhasználók olyan filamentekből készítették a fogaskerekeket, mint a CC3D Silk PLA, a GST3D PLA vagy az Overture PLA, amelyek megtalálhatók az Amazonon. Egyes PLA típusok, színek vagy kompozitok jobban teljesítenek, mint mások, és ezekre a következő részben még visszatérek.

A PLA nem a legerősebb vagy legellenállóbb anyag, ha a tartósságról és a nyomatékról (forgási erő) van szó, és 45-500C feletti hőmérsékleten deformálódik, de a megfizethető árához képest meglepően jól teljesít, és nagyon könnyen beszerezhető anyag.

Nézze meg ezt a videót, amely a kenhető PLA fogaskerekek szilárdságát és tartósságát teszteli.

A legjobb filamentum 3D nyomtatáshoz Fogaskerekek

A polikarbonát és a nejlon tűnik a legjobb filamentumnak az otthoni 3D nyomtatási fogaskerekekhez, tartósságuk és szilárdságuk miatt. A polikarbonát kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. A nejlon azonban sokkal könnyebben hozzáférhető és sokoldalúbb, ezért gyakran a legjobb filamentumnak tartják, mivel többen használják.

Az alábbiakban részletesebb leírást találsz ezekről a szálakról, valamint a nagyon népszerű PLA-ról.

1. Polikarbonát

A polikarbonát nem egy gyakori filament, főleg azért, mert egy kicsit drágább, és olyan nyomtatóra van szükség, amelynek a fúvóka hőmérséklete eléri a 300°C-ot. Azonban még mindig a standard filamentek közé sorolható, mivel sokan használják az otthoni projektjeikhez.

A Polymaker PolyMax PC egy kiváló minőségű márkájú filament, amelyet az Amazonról szerezhet be. Sok véleményező szerint könnyebb nyomtatni, mint sok más polikarbonát filamentet.

Egy felhasználó leírta, hogy könnyű vele dolgozni, még egy Ender 3-on is. Ez egy kompozit PC, így némi szilárdságról és hőállóságról lemondasz a jobb nyomtatási képességért cserébe. Ennek az egyensúlyát a Polymaker nagyon jól megoldotta, és még speciális ágyra vagy burkolatra sincs szükséged ahhoz, hogy nagyszerű nyomatokat kapj.

A polikarbonát szálaknak számos típusa létezik, amelyek gyártótól függően változnak, és mindegyik kissé másképp működik és más követelményekkel rendelkezik.

Ez a szál nagyon erős, és akár 150°C-os hőmérsékletet is kibír anélkül, hogy deformálódna. Ha olyan fogaskereket kell nyomtatnia, amelyekről tudja, hogy a mechanizmusban forró lesz, akkor ez lehet a legjobb választás az anyaghoz.

Másrészt nehezebb nyomtatni, és nagy hőigénye van mind a fúvókának, mind az ágynak.

2. Nylon

A nejlon talán a legnépszerűbb választás az otthoni 3D nyomtatási fogaskerekekhez, és ez az egyik legjobb választás a piacon kapható mainstream és megfizethető filamentek közül.

Ez az anyag erős és rugalmas, valamint nagy hőállósággal rendelkezik, ami azt jelenti, hogy akár 120°C-os hőmérsékleten is képes deformálódás nélkül működni.

Emellett tartós is, egy felhasználó megemlítette, hogy egy 3D-s nejlonból nyomtatott cserefogaskerék több mint 2 évig bírta. Drágább, mint a PLA, és egy kicsit nehezebb nyomtatni, de az interneten számos oktatóanyag és utasítás található, amelyek segítségével tartós fogaskerekeket nyomtathat.

A nylonszálak egy alkategóriája a szénszál-erősítésű nylon. Ez állítólag erősebb és merevebb, mint a normál nylonszál, azonban a felhasználók véleménye megoszlik ebben az esetben.

Azt javasolnám, hogy olyasmit válasszon, mint a SainSmart Carbon Fiber Filled Nylon Filament az Amazonról. Sok felhasználó szereti az erejét és tartósságát.

Néhány népszerű márka, amely nejlon és szénszálas nejlonszálakat kínál, a MatterHackers, a ColorFabb és az Ultimaker.

Egy másik nagyszerű nejlonszál, amelyet 3D nyomtatáshoz telefon tokokhoz szerezhetsz be, a Polymaker Nylon Filament az Amazonról. A felhasználók üdvözölték szívósságáért, könnyű nyomtathatóságáért és esztétikájáért.

A nejlon egyik hátránya, hogy nagy a nedvességfelvétele, ezért ügyelnie kell arra, hogy megfelelően tárolja, és a lehető legszárazabban tartsa.

Néhányan azt javasolják, hogy egyenesen egy páratartalom-szabályozott tárolódobozból nyomtasson, mint például a SUNLU Filament Dryer az Amazonról.

3. PLA

A PLA vitathatatlanul a legnépszerűbb 3D nyomtatási szál általában, és ez széles körben elérhetővé teszi mind az ár, mind a kivitelezés sokszínűsége szempontjából.

A fogaskerekek tekintetében jól teljesít, bár nem olyan erős és ellenálló, mint a nylon. 45-50oC-nál magasabb hőmérsékleten megpuhul, ami nem ideális, de ennek ellenére elég tartós.

Mint korábban említettük, néhány nagyszerű PLA-filamentummal mehetsz, mint például:

• CC3D Silk PLA
• GST3D PLA
• Nyitány PLA

Hasonlóan a Nylon filamenthez, a PLA-nak is vannak különböző változatai és kompozitjai, némelyik erősebb, mint a többi. Az alábbi videó a különböző anyagokat és kompozitokat vizsgálja, és azt, hogyan reagálnak a nyomatékra (vagy forgási erőre), és összehasonlítja az erősségüket, kezdve a különböző PLA-típusokkal.

Az alábbi videó a PLA tartósságát vizsgálja 2 év napi használat után (példaként ezt a Fusion 360 fájlt használva).

Sokan használnak PLA-t kevésbé összetett projektekhez (mint például a fent említett Geared Heart), és az ilyen típusú projektekhez ez a szál nagyszerű választás.

Néha az emberek ideiglenes pótfogaskerekeket nyomtattak PLA-ból bonyolultabb gépekhez, sikeres eredménnyel.

4. PEEK

A PEEK egy nagyon magas szintű filament, amely használható 3D nyomtatási fogaskerekekhez, de ehhez speciális 3D nyomtatóra és professzionálisabb beállításra van szükség.

A PEEK egyik fő tulajdonsága, hogy mennyire erős, jelenleg ez a legerősebb filament a piacon, amelyet otthon megvásárolhat és 3D nyomtathat, bár a nyomtatási feltételek megfelelővé tétele nehéz lehet.

Mivel a PEEK-et a repülőgépiparban, az orvostechnikában és az autóiparban használják, a fogaskerekek 3D nyomtatása ebből az anyagból kivételes eredményt adna. Ez azonban nagyon drága, 500 grammja körülbelül 350 dollárba kerül. Otthon is nehéz nyomtatni, ezért nem biztos, hogy ideális választás.

Tekintse meg ezt a videót, amely bemutatja a PEEK-et.

A Vision Miner weboldalon megnézheti a hasonló eladásra szánt termékeket.

Hogyan lehet a 3D nyomtatott fogaskerekeket erősebbé tenni?

Hogy a 3D nyomtatott fogaskerekek erősebbek legyenek, kalibrálhatja a nyomtatót, nyomtathatja a fogaskerekeket arccal lefelé, hogy ne legyenek alátámasztások, beállíthatja a nyomtatási hőmérsékletet, hogy a filament jól kötődjön, módosíthatja a kitöltési beállításokat, és kevesebb fogat készíthet, így minden egyes fog vastagabban és erősebben nyomtatható.

A nyomtató kalibrálása

Mint minden nyomtatásnál, a nyomtató megfelelő kalibrálása segíthet abban, hogy a 3D nyomtatott fogaskerekek erősebbek és méretpontosabbak legyenek.

Először is, ügyeljen az ágy kiegyenlítésére és a fúvóka távolságára az ágytól, hogy erős első réteget és jó rétegtapadást kapjon a felszereléséhez.

Másodszor, kalibrálja az E-Steps és az áramlási sebességet, hogy a megfelelő mennyiségű szál áramoljon az extruderben, és elkerülje a pacákat vagy hézagokat a 3D nyomtatott fogaskerekekben, amelyek veszélyeztethetik annak integritását. Itt egy videó, amely elmagyarázza, hogyan kell elvégezni ezt a kalibrálást.

Nyomtassa ki a fogaskereket arccal lefelé

A fogaskerekeket mindig arccal lefelé nyomtassa, úgy, hogy a fogaskerekek fogai a felépített lemezhez érjenek. Ez erősebb fogakkal rendelkező fogaskerekeket eredményez, mivel a rétegtapadás biztosabb. Ez csökkenti a támasztékok szükségességét is, amelyek eltávolítása károsíthatja a fogaskerék integritását.

Itt egy videó, amely részletesebben elmagyarázza a nyomtatási orientációt.

Ha egy fogaskerék van rögzítéssel, mindig a fogaskereket nyomtassa alulra, a rögzítés pedig felülre, ahogy az alábbi videón látható.

A nyomtatási hőmérséklet kalibrálása

Meg akarod találni a legjobb hőmérsékletet ahhoz, hogy a filamented megfelelően megolvadjon és magához ragadjon. Ezt megteheted egy hőmérséklet-kalibrációs torony kinyomtatásával a Thingiverse-ről.

Van egy újabb technika a hőmérséklet-kalibrációs torony beállítására a Cura segítségével. Nézze meg az alábbi videót, hogy megnézze, hogyan végezheti el ezt a saját 3D nyomtatójánál.

A hőmérséklet emelése kalibrációs teszt nélkül is megtehető, hogy jobban megolvadjon a filament, és a rétegek jobban kötődjenek. Általában a hőmérséklet 5-10°C-os emelése jól működik, ha ilyen problémákat tapasztal.

Ez párosulhat a hűtés csökkentésével vagy teljes megszüntetésével a jobb rétegtapadás érdekében. Ha azonban ez nem vezet a fogaskerekek erősebbé tételéhez, akkor kalibrációs tesztet kell végeznie.

A kitöltési beállítások beállítása

Általában legalább 50%-os kitöltési értékre van szükség a fogaskerék megfelelő szilárdságának eléréséhez, de ez az érték a kitöltési mintától függően változhat.

Egyes felhasználók a kisebb fogaskerekeknél 100%-os kitöltést javasolnak, míg mások szerint 50% feletti kitöltés is működik, és a magas százalékos kitöltés nem jelent különbséget. Azt javasolták, hogy a háromszög alakú kitöltési mintázatot jó használni, mivel erős belső támaszt nyújt.

Az egyik olyan kitöltési beállítás, amely erősebbé teszi a felszerelését, az Infill Overlap Percentage, amely a kitöltés és a modell falai közötti átfedést méri. Minél magasabb a százalék, annál jobb a kapcsolat a falak és a kitöltés között.

A kitöltés átfedése beállítás alapértelmezés szerint 30%-ra van állítva, ezért fokozatosan növelje, amíg nem lát több rést a kitöltés és a felszerelés kerülete között.

3D nyomtatás fogaskerekek kevesebb foggal

A kisebb fogszám a fogaskerekeken nagyobb és erősebb fogakat jelent, ami viszont összességében erősebb fogaskereket jelent. A kisebb fogak hajlamosabbak a törésre, és nehezebb őket pontosan kinyomtatni.

A fogaskerék fogainak vastagságának a körkörös osztás 3-5-szörösének kell lennie, és a fogaskerék szélességének növelése arányosan növeli a fogaskerék szilárdságát.

Ha a projektje lehetővé teszi, mindig a minimálisan szükséges fogszámot válassza. Itt egy részletesebb útmutató arról, hogyan kell megközelíteni a fogaskerekek tervezését a maximális szilárdság érdekében.

Van egy nagyon klassz weboldal, az Evolvent Design, ahol létrehozhatod a saját felszerelésed tervét, és letöltheted az STL-t a 3D nyomtatáshoz.

Hogyan kenje a PLA fogaskerekeket?

A fogaskerekek kenéséhez zsírt vagy olajat kell használnod a fogaskerekek bevonására, hogy azok könnyebben forogjanak és csússzanak. A 3D nyomtatott fogaskerekekhez használt népszerű kenőanyagok közé tartoznak a lítium-, szilikon- vagy PTFE-alapúak. Ezek applikátoros flakonokban és spray-kben kaphatók, attól függően, hogy mit szeretnél.

A PLA esetében például a legjobb, ha könnyebb kenőanyagot választunk, bár a fent említett zsírokat is széles körben használják, kielégítő eredménnyel.

A különböző típusú kenőanyagokat különböző módon kell alkalmazni. A lítiumzsírt közvetlenül a fogaskerekekre kell felvinni, míg a PTFE általában spray formájában kerül forgalomba. Vigye fel a választott kenőanyagot, és forgassa meg a fogaskerekeket, hogy meggyőződjön a forgás egyenletes legyen.

Néhány jó értékeléssel rendelkező kenőanyag a Super Lube 51004 szintetikus olaj PTFE-vel, a STAR BRITE fehér lítiumzsír, vagy akár a kozmetikai vazelin. A Super Lube valószínűleg a legnépszerűbb megoldás a 3D nyomtatáshoz, mivel több mint 2000 értékeléssel rendelkezik, amelyek 85%-a 5 csillag vagy annál magasabb az írás időpontjában.

Sok 3D nyomtató felhasználó használja a Super Lube-ot számos alkatrészhez, például zsanérokhoz, lineáris sínekhez, rudakhoz stb. Ez egy nagyszerű termék lenne, amelyet 3D nyomtatott fogaskerekekhez is használhatna.

A mechanizmus zavartalan működése érdekében a fogaskerekeket rendszeresen meg kell tisztítani és kenni kell (a nyomtatott fogaskerekek tisztítási folyamatáról további információkat ebben az útmutatóban talál).

Lehet 3D nyomtatni egy féreghajtóművet?

Igen, lehet 3D nyomtatni csigakereket. Az emberek különböző anyagokat használnak a csigakerekekhez, a legnépszerűbb választás a nylon, mivel erősebb és tartósabb, ezt követi a PLA és az ABS, amelyek kenve sokkal jobban teljesítenek. A felhasználók azt javasolják, hogy 450-nél nyomtassák őket, hogy elkerüljék a túlzott felfűzést és a támasztékokat.

Az egyik felhasználó PETG-t használt az autótörlőkhöz való csigakerék nyomtatására is, amely több mint 2,5 éve sikeresen működik.

Íme egy videó, amely a PLA, PETG és ABS anyagból készült, száraz és olajozott csigakerekek tartósságát és szilárdságát teszteli nagy sebességnél.

Bár nagyon is lehetséges, a csigakerekek helyes tervezése és nyomtatása kissé nehézkes lehet, mivel pontosságra és tartósságra van szükség.

Továbbá a fogaskerekek kenése is nehézségekbe ütközhet, mivel a kenőanyag a forgási folyamat során hajlamos eltávolodni, így a fogaskerék védtelen marad. Ezért a csigakerekek esetében általában a nylon az első választás, mivel nem igényel további kenést.

Lehet gyantából 3D nyomtatni a fogaskerekeket?

Igen, lehetséges a fogaskerekek sikeres 3D nyomtatása gyantával, és némi hasznát veheted. Javasolnám, hogy vásárolj speciális műszaki gyantát, amely sokkal nagyobb erőt és nyomatékot bír ki, mint a normál gyanta. Keverhetsz hozzá rugalmas gyantát is, hogy kevésbé legyen törékeny. Kerüld a túl hosszú ideig történő keményítést az alkatrészeknél.

A Michael Rechtin által készített alábbi videó egy igazán hűvös kísérleti kísérlet, amely egy 3D nyomtatott bolygóműves fogaskereket tesztel mind a gyanta, mind az FDM 3D nyomtatás segítségével. Ehhez a teszthez kemény PLA & amp; ABS-szerű gyantát használt.

Egy felhasználó megemlítette, hogy a 3D nyomtatott fogaskerekekkel kapcsolatos tapasztalataik szerint a gyanta fogaskerekek valóban erősebbek lehetnek, mint az FDM fogaskerekek. Két olyan alkalmazásuk volt, ahol az FDM 3D nyomtatott fogaskerekek fogai levágódtak, de a kemény gyanta 3D nyomtatással jól működtek.

A fogaskerekek körülbelül 20 órát bírtak ki, mielőtt elpattantak vagy deformálódtak volna. Végül a jobb eredmények érdekében csigákra és szíjakra váltottak, amelyek jobb eredményeket hoztak a konkrét projektjükben, amely már több mint 3000 órája sikeresen működik.