Ada banyak orang di luar sana yang mencetak roda gigi secara 3D, tetapi bisa menjadi masalah dalam menentukan filamen mana yang akan digunakan untuk roda gigi tersebut. Artikel ini akan memandu Anda tentang filamen terbaik untuk roda gigi, serta cara mencetaknya secara 3D.

Jika ini yang Anda cari, teruslah membaca untuk mempelajari beberapa informasi yang berguna tentang roda gigi cetak 3D.

Apakah Roda Gigi Cetak 3D Cukup Kuat?

Ya, roda gigi cetak 3D cukup kuat untuk banyak mekanisme umum dan untuk berbagai penggunaan. Bahan seperti Nylon atau Polycarbonate lebih disukai untuk mencetak roda gigi, karena lebih kuat dan lebih tahan lama. Roda gigi cetak 3D dapat lebih disukai daripada roda gigi logam karena bobotnya yang lebih ringan, untuk proyek robotika atau penggantian.

Lebih jauh lagi, mendesain dan mencetak komponen Anda sendiri bisa menghemat banyak waktu, karena memesan penggantian untuk sebagian mekanisme bisa memakan waktu cukup lama.

Di sisi lain, roda gigi cetak 3D kemungkinan besar terlalu lemah untuk mesin tugas berat, apa pun jenis filamen yang Anda gunakan, kecuali jika Anda mencetaknya di pusat profesional yang menggunakan bahan yang sangat kuat.

Berikut ini adalah contoh video pengguna yang berhasil mengganti roda gigi plastik yang rusak untuk mobil yang dikendalikan radio dengan filamen nilon cetak 3D.

Tergantung pada tujuan Anda menggunakan roda gigi, bahan yang berbeda akan memberikan hasil yang lebih baik, dan saya akan membahas bahan yang sesuai untuk roda gigi pencetakan 3D pada bagian berikut ini.

Bisakah PLA Digunakan untuk Roda Gigi?

Ya, PLA dapat digunakan untuk roda gigi dan telah berhasil digunakan oleh banyak pengguna yang mencetaknya secara 3D. Salah satu contoh roda gigi cetak 3D yang berhasil dibuat dari PLA adalah dari Hati yang Terarah Cetak 3D yang berisi roda gigi yang bergerak. Memiliki lebih dari 300 jenis, banyak di antaranya terbuat dari PLA. Untuk model roda gigi yang sederhana, PLA bekerja dengan baik.

Dalam hal ini, pengguna membuat roda gigi dari filamen seperti CC3D Silk PLA, GST3D PLA atau Overture PLA, yang bisa ditemukan di Amazon. Sebagian jenis, warna atau komposit PLA memiliki performa yang lebih baik daripada yang lain, dan saya akan kembali membahasnya pada bagian berikut ini.

PLA bukanlah bahan terkuat atau paling tangguh dalam hal daya tahan dan torsi (gaya rotasi), dan berubah bentuk pada suhu lebih dari 45-500C, tetapi PLA memiliki kinerja yang sangat baik untuk harganya yang terjangkau, dan merupakan bahan yang sangat mudah diperoleh.

Lihatlah video ini yang menguji kekuatan dan daya tahan roda gigi PLA berpelumas.

Filamen Terbaik untuk Roda Gigi Pencetakan 3D

Polikarbonat dan Nilon tampaknya merupakan filamen terbaik untuk perlengkapan pencetakan 3D di rumah, karena daya tahan dan kekuatannya. Polikarbonat memiliki sifat mekanis yang unggul. Namun, Nilon jauh lebih mudah diakses dan serbaguna, dan itulah sebabnya mengapa filamen ini sering dianggap sebagai filamen terbaik, karena lebih banyak orang yang menggunakannya.

Di bawah ini adalah penjelasan yang lebih rinci mengenai filamen ini, serta PLA yang sangat populer.

1. Polikarbonat

Polikarbonat bukanlah filamen yang umum, terutama karena harganya sedikit lebih mahal dan Anda memerlukan printer yang suhu nozzle-nya bisa mencapai 300°C. Namun demikian, ini masih bisa dikategorikan sebagai filamen standar, karena banyak orang yang menggunakannya untuk proyek-proyek mereka di rumah.

Polymaker PolyMax PC adalah merek filamen berkualitas tinggi yang bisa Anda dapatkan dari Amazon. Menurut banyak pengulas, filamen ini lebih mudah dicetak daripada filamen Polikarbonat lainnya di luar sana.

Seorang pengguna menggambarkannya sebagai mudah digunakan, bahkan pada Ender 3. Ini adalah PC komposit, jadi Anda harus mengorbankan sebagian kekuatan dan ketahanan panas demi kemampuan mencetak yang lebih baik. Keseimbangan ini dilakukan dengan sangat baik oleh Polymaker, dan Anda bahkan tidak memerlukan tempat tidur atau penutup khusus untuk menghasilkan cetakan yang bagus.

Ada banyak jenis filamen Polikarbonat, yang bervariasi, tergantung pada produsennya, masing-masing memiliki kinerja yang sedikit berbeda dan memiliki persyaratan yang berbeda.

Filamen ini sangat kuat dan tahan terhadap suhu hingga 150°C tanpa mengalami perubahan bentuk. Jika Anda perlu mencetak roda gigi yang Anda tahu akan menjadi panas di dalam mekanismenya, maka ini mungkin merupakan pilihan bahan yang terbaik.

Di sisi lain, ini lebih sulit untuk mencetak, dan memerlukan panas yang tinggi dari nozzle dan alas.

2. Nilon

Nilon mungkin merupakan pilihan paling populer untuk perlengkapan pencetakan 3D di rumah, dan merupakan salah satu pilihan terbaik dari filamen mainstream dan terjangkau di pasaran.

Bahan ini kuat dan fleksibel, serta memiliki ketahanan panas yang tinggi, yang berarti dapat bekerja tanpa berubah bentuk pada suhu hingga 120°C

Bahan ini juga tahan lama, dengan seorang pengguna menyebutkan bahwa roda gigi pengganti yang dicetak 3D dalam Nylon bertahan lebih dari 2 tahun. Namun, ini lebih mahal daripada PLA, dan sedikit lebih sulit untuk dicetak, tetapi ada banyak tutorial dan instruksi online yang dapat membantu Anda mencetak roda gigi yang tahan lama.

Subkategori filamen nilon adalah nilon yang diperkuat serat karbon, yang konon lebih kuat dan lebih kaku daripada filamen nilon biasa, namun demikian, pendapat para pengguna beragam dalam hal ini.

Saya akan merekomendasikan untuk menggunakan sesuatu seperti SainSmart Carbon Fiber Filled Nylon Filament dari Amazon. Banyak pengguna yang menyukai kekuatan dan daya tahannya.

Beberapa merek populer yang menawarkan filamen nilon dan serat karbon nilon adalah MatterHackers, ColorFabb dan Ultimaker.

Filamen Nilon hebat lainnya yang bisa Anda dapatkan untuk casing ponsel cetak 3D adalah Filamen Nilon Polymaker dari Amazon. Filamen ini dipuji oleh para pengguna karena ketangguhannya, kemudahannya untuk dicetak dan estetikanya.

Salah satu kelemahan Nylon adalah daya serap kelembapannya yang tinggi, jadi Anda harus memastikan bahwa Anda menyimpannya dengan benar dan menjaganya sekering mungkin.

Sebagian orang merekomendasikan untuk mencetak langsung dari kotak penyimpanan yang dikontrol kelembabannya, seperti SUNLU Filament Dryer dari Amazon.

3. PLA

PLA bisa dibilang sebagai filamen pencetakan 3D yang paling populer secara umum, dan hal ini membuatnya dapat diakses secara luas, baik dari segi harga maupun keragaman hasil akhir.

Dalam hal roda gigi, bahan ini bekerja dengan baik, meskipun tidak sekuat atau sekuat nilon. Bahan ini melunak ketika terpapar pada suhu yang lebih tinggi dari 45-50oC, yang tidak ideal, tetapi cukup tahan lama.

Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, Anda bisa menggunakan filamen PLA yang bagus, seperti:

• CC3D Sutra PLA
• GST3D PLA
• Overture PLA

Mirip dengan filamen Nylon, ada berbagai variasi dan komposit PLA, beberapa lebih kuat dari yang lain. Video di bawah ini melihat berbagai bahan dan komposit serta bagaimana mereka bereaksi terhadap torsi (atau gaya rotasi), dan membandingkan kekuatannya, dimulai dengan berbagai jenis PLA.

Video di bawah ini melihat daya tahan PLA setelah 2 tahun penggunaan sehari-hari (dengan Fusion 360 File ini digunakan sebagai contoh).

Banyak orang menggunakan PLA untuk proyek yang tidak terlalu rumit (seperti Geared Heart yang disebutkan di atas), dan untuk proyek semacam ini, filamen ini adalah pilihan yang tepat.

Terkadang, orang akan mencetak roda gigi pengganti sementara dari PLA untuk mesin yang lebih kompleks, dengan hasil yang sukses.

4. MENGINTIP

PEEK adalah filamen tingkat sangat tinggi yang dapat digunakan untuk roda gigi pencetakan 3D, tetapi memang memerlukan printer 3D spesialis dan pengaturan yang lebih profesional.

Salah satu sifat utama PEEK adalah betapa kuatnya filamen ini, yang saat ini merupakan filamen terkuat di pasaran yang dapat Anda beli dan cetak 3D di rumah, meskipun mendapatkan kondisi pencetakan yang tepat bisa jadi sulit.

Karena PEEK digunakan dalam industri kedirgantaraan, medis dan otomotif, roda gigi pencetakan 3D dari bahan ini akan memberikan hasil yang luar biasa. Namun demikian, harganya sangat mahal, sekitar $350 untuk 500g. Selain itu, juga sulit untuk dicetak di rumah, dan karena itu, ini bukan pilihan yang ideal.

Lihatlah video ini yang memberikan pengenalan tentang PEEK.

Anda bisa mengecek produk serupa yang dijual di Vision Miner.

Bagaimana Anda Membuat Roda Gigi Cetak 3D Lebih Kuat?

Untuk membuat roda gigi cetak 3D Anda lebih kuat, Anda dapat mengkalibrasi printer Anda, mencetak roda gigi menghadap ke bawah untuk menghindari adanya penyangga, menyesuaikan suhu pencetakan untuk memastikan filamen merekat dengan baik, menyesuaikan pengaturan infill, dan membuat lebih sedikit gigi, sehingga setiap gigi dapat dicetak lebih tebal dan lebih kuat.

Mengkalibrasi Printer Anda

Seperti halnya cetakan apa pun, mengkalibrasi printer dengan benar, akan membantu Anda membuat roda gigi cetakan 3D Anda lebih kuat, serta lebih akurat secara dimensi.

Pertama, berhati-hatilah dengan perataan alas dan jarak nozzle dari alas, sehingga Anda bisa mendapatkan lapisan pertama yang kuat dan daya rekat lapisan yang baik untuk perlengkapan Anda.

Kedua, kalibrasi E-Steps dan Flow Rate agar Anda bisa mendapatkan jumlah filamen yang tepat yang mengalir melalui ekstruder dan menghindari gumpalan atau celah pada roda gigi cetak 3D Anda, yang bisa mengganggu integritasnya. Berikut ini adalah video yang menjelaskan cara melakukan kalibrasi ini.

Cetak Roda Gigi Menghadap ke Bawah

Selalu cetak roda gigi Anda dengan posisi menghadap ke bawah, sehingga gigi roda gigi menyentuh pelat yang sudah terpasang. Hal ini akan menghasilkan roda gigi dengan gigi yang lebih kuat karena daya rekat lapisannya lebih terjamin. Hal ini juga mengurangi kebutuhan akan penyangga, yang apabila dilepas dapat merusak integritas roda gigi.

Berikut ini adalah video yang menjelaskan orientasi pencetakan secara lebih mendalam.

Jika Anda memiliki roda gigi dengan dudukan, selalu cetak roda gigi di bagian bawah, dengan dudukan di bagian atas, seperti yang ditunjukkan dalam video di bawah ini.

Mengkalibrasi Suhu Pencetakan

Anda ingin menemukan suhu terbaik agar filamen Anda meleleh dengan baik dan menempel dengan sendirinya. Anda bisa melakukan ini dengan mencetak Menara Kalibrasi Suhu dari Thingiverse.

Ada teknik yang lebih baru untuk menyiapkan menara kalibrasi suhu melalui Cura. Lihat video di bawah ini untuk melihat bagaimana Anda bisa melakukannya untuk printer 3D Anda sendiri.

Menaikkan suhu tanpa uji kalibrasi dapat dilakukan untuk melelehkan filamen lebih banyak dan membuat ikatan lapisan menjadi lebih baik. Biasanya, menaikkan suhu 5-10°C bekerja dengan baik jika Anda mengalami masalah seperti itu.

Hal ini dapat dipasangkan dengan mengurangi atau menghilangkan pendinginan sama sekali, untuk perekatan lapisan yang lebih baik. Namun demikian, jika hal ini tidak berhasil membuat roda gigi Anda lebih kuat, Anda harus melakukan uji kalibrasi.

Menyesuaikan Pengaturan Isi

Umumnya, Anda memerlukan nilai infill minimal 50% untuk mencapai tingkat kekuatan yang baik untuk roda gigi, tetapi nilainya bisa berbeda tergantung pada pola infill.

Beberapa pengguna merekomendasikan 100% infill untuk roda gigi yang lebih kecil, sementara yang lain menyarankan bahwa apa pun di atas 50% dapat digunakan, dan persentase infill yang tinggi tidak akan membuat perbedaan. Telah disarankan bahwa pola infill Segitiga baik untuk digunakan karena memberikan dukungan internal yang kuat.

Satu pengaturan infill yang akan membuat perlengkapan Anda lebih kuat adalah Infill Overlap Percentage, yang mengukur tumpang-tindih antara infill dan dinding model. Semakin tinggi persentasenya, semakin baik koneksi antara dinding dan infill.

Pengaturan Infill Overlap ditetapkan pada 30% secara default, jadi Anda harus meningkatkannya secara bertahap sampai Anda tidak melihat ada lagi celah antara infill dan perimeter perlengkapan Anda.

Roda Gigi Cetak 3D dengan Gigi Lebih Sedikit

Jumlah gigi yang lebih sedikit pada roda gigi berarti gigi yang lebih besar dan lebih kuat, yang pada gilirannya, berarti roda gigi yang lebih kuat secara keseluruhan. Gigi yang lebih kecil lebih mudah patah, dan lebih sulit untuk dicetak secara akurat.

Ketebalan gigi roda gigi Anda harus 3-5 kali pitch melingkar dan meningkatkan lebar roda gigi Anda secara proporsional akan meningkatkan kekuatannya.

Jika proyek Anda memungkinkan, selalu pilih jumlah gigi minimum yang diperlukan. Berikut ini adalah panduan yang lebih rinci tentang cara mendekati desain roda gigi untuk kekuatan maksimum.

Ada situs web yang sangat keren bernama Evolvent Design di mana Anda bisa membuat desain perlengkapan Anda sendiri dan mengunduh STL ke cetakan 3D.

Bagaimana Anda Melumasi Roda Gigi PLA?

Untuk melumasi roda gigi, Anda harus menggunakan gemuk atau oli untuk menutupi roda gigi agar lebih mudah berputar dan meluncur. Pelumas yang populer untuk roda gigi cetak 3D meliputi pelumas berbahan dasar litium, silikon, atau PTFE, tersedia dalam bentuk botol dan semprotan, tergantung preferensi Anda.

Untuk PLA, misalnya, sebaiknya memilih pelumas yang lebih ringan, meskipun pelumas yang disebutkan di atas juga sudah banyak digunakan, dengan hasil yang memuaskan.

Jenis pelumas yang berbeda memiliki cara yang berbeda pula untuk mengaplikasikannya. Pelumas litium diaplikasikan langsung pada roda gigi, sedangkan PTFE biasanya hadir dalam bentuk semprotan. Oleskan pelumas pilihan Anda dan putar roda gigi untuk memastikan perputarannya lancar.

Beberapa pelumas dengan ulasan yang bagus termasuk Super Lube 51004 Synthetic Oil dengan PTFE, STAR BRITE White Lithium Grease, atau bahkan kosmetik Vaseline. Super Lube mungkin merupakan pilihan yang lebih populer untuk cetakan 3D, memiliki lebih dari 2.000 peringkat, 85% adalah bintang 5 atau lebih pada saat penulisan.

Banyak pengguna printer 3D menggunakan Super Lube untuk berbagai komponen seperti engsel, rel linier, batang, dan banyak lagi. Ini akan menjadi produk yang bagus untuk digunakan juga untuk roda gigi cetak 3D.

Anda harus membersihkan dan melumasi roda gigi secara berkala untuk memastikan pengoperasian mekanisme yang mulus (lihat panduan ini untuk informasi lebih lanjut mengenai proses pembersihan roda gigi cetak).

Bisakah Anda Mencetak Roda Gigi Cacing secara 3D?

Ya, Anda dapat mencetak roda gigi cacing 3D. Orang-orang telah menggunakan berbagai bahan untuk roda gigi cacing, dengan Nylon sebagai pilihan paling populer, karena lebih kuat dan lebih tahan lama, diikuti oleh PLA dan ABS, yang berkinerja lebih baik apabila dilumasi. Pengguna merekomendasikan untuk mencetaknya pada 450, untuk menghindari tali dan penyangga yang berlebihan.

Seorang pengguna juga menggunakan PETG untuk mencetak roda gigi cacing untuk wiper mobil mereka, yang telah berhasil bekerja selama lebih dari 2,5 tahun.

Berikut ini adalah video yang menguji daya tahan dan kekuatan roda gigi cacing kering dan berpelumas yang terbuat dari PLA, PETG, dan ABS, pada kecepatan tinggi.

Meskipun sangat memungkinkan, mendesain dan mencetak roda gigi cacing dengan benar mungkin agak sulit, karena Anda memerlukan ketepatan dan daya tahan.

Selain itu, melumasi roda gigi juga dapat menimbulkan beberapa kesulitan, karena pelumas cenderung hilang dalam proses rotasi, sehingga roda gigi tidak terlindungi. Inilah sebabnya mengapa Nylon biasanya menjadi pilihan pertama untuk roda gigi cacing, karena tidak memerlukan pelumasan tambahan.

Dapatkah Anda Mencetak Gigi Cetak 3D dengan Resin?

Ya, sangat mungkin untuk mencetak roda gigi cetak 3D dengan sukses dan memanfaatkannya. Saya sarankan Anda membeli resin teknik khusus yang dapat menahan lebih banyak gaya dan torsi dibandingkan dengan resin biasa. Anda juga bisa mencampurkan resin fleksibel untuk membuatnya tidak terlalu rapuh. Hindari mengawetkan komponen terlalu lama.

Video di bawah ini oleh Michael Rechtin adalah eksperimen yang sangat keren yang menguji Planetary Gear Box 3D Printed menggunakan resin dan pencetakan 3D FDM. Dia menggunakan Tough PLA & ABS-Like Resin untuk pengujian ini.

Seorang pengguna menyebutkan bahwa pengalaman mereka dengan roda gigi cetak 3D adalah bahwa roda gigi resin sebenarnya bisa lebih kuat daripada roda gigi FDM. Mereka memiliki dua aplikasi di mana gigi roda gigi cetak 3D FDM terlepas, tetapi bekerja dengan baik dengan cetakan 3D resin yang tangguh.

Roda gigi bertahan sekitar 20 jam sebelum patah atau berubah bentuk. Mereka akhirnya beralih ke katrol dan sabuk untuk hasil yang lebih baik dalam proyek khusus mereka, yang telah berjalan dengan sukses selama lebih dari 3.000 jam.