Er zijn veel mensen die tandwielen 3D-printen, maar het kan een probleem zijn om te beslissen welk filament je daarvoor moet gebruiken. Dit artikel zal je wegwijs maken in wat de beste filamenten voor tandwielen zijn, en hoe je ze 3D-print.

Als dit is wat u zoekt, lees dan verder voor nuttige informatie over 3D-geprinte tandwielen.

Zijn 3D-geprinte tandwielen sterk genoeg?

Ja, 3D-geprinte tandwielen zijn sterk genoeg voor veel gangbare mechanismen en voor diverse toepassingen. Materialen als Nylon of Polycarbonaat verdienen de voorkeur voor het printen van tandwielen, omdat ze sterker en duurzamer zijn. 3D-geprinte tandwielen kunnen de voorkeur krijgen boven metalen tandwielen vanwege hun lichtere gewicht, voor robotica projecten of vervangingen.

Bovendien kan het ontwerpen en printen van uw eigen onderdelen u veel tijd besparen, aangezien het bestellen van vervangingen voor sommige mechanismen een tijdje kan duren.

Anderzijds zijn 3D-geprinte tandwielen waarschijnlijk te zwak voor zware machines, ongeacht het type filament dat u gebruikt, tenzij u ze print in een professioneel centrum dat zeer sterke materialen gebruikt.

Hier is een voorbeeldvideo van een gebruiker die met succes een beschadigd plastic tandwiel voor een radiografisch bestuurde auto verving door een 3D-geprint exemplaar van nylonfilament.

Afhankelijk van waar u de tandwielen voor wilt gebruiken, zullen verschillende materialen betere resultaten opleveren, en ik zal in de volgende secties geschikte materialen voor het 3D printen van tandwielen doornemen.

Kan PLA gebruikt worden voor tandwielen?

Ja, PLA kan worden gebruikt voor tandwielen en het heeft met succes gewerkt voor veel gebruikers die ze 3D printen. Een voorbeeld van 3D geprinte tandwielen die met succes zijn gemaakt van PLA is van een Geared Hart 3D print die bewegende tandwielen bevat. Het heeft meer dan 300 Makes, veel daarvan gemaakt van PLA. Voor eenvoudige tandwielmodellen werkt PLA goed.

In dit geval maakten de gebruikers de tandwielen van filamenten zoals CC3D Silk PLA, GST3D PLA of Overture PLA, die te vinden zijn op Amazon. Sommige PLA soorten, kleuren of composieten presteren beter dan andere, en daar kom ik in de volgende paragraaf op terug.

PLA is niet het sterkste of meest veerkrachtige materiaal als het gaat om duurzaamheid en koppel (rotatiekracht), en het vervormt bij temperaturen van meer dan 45-500C, maar het presteert verrassend goed voor zijn betaalbare prijs, en het is een zeer gemakkelijk te verkrijgen materiaal.

Bekijk deze video waarin de sterkte en duurzaamheid van gesmeerde PLA-tandwielen wordt getest.

Beste Filament voor 3D Printing Gears

Polycarbonaat en Nylon lijken de beste filamenten te zijn voor het 3D printen van tandwielen thuis, vanwege hun duurzaamheid en sterkte. Polycarbonaat heeft superieure mechanische eigenschappen. Nylon is echter veel toegankelijker en veelzijdiger, en daarom wordt het vaak beschouwd als het beste filament, omdat meer mensen het gebruiken.

Hieronder volgt een meer gedetailleerde beschrijving van deze filamenten, evenals van het zeer populaire PLA.

1. Polycarbonaat

Polycarbonaat is geen algemeen filament, vooral omdat het wat duurder is en je een printer nodig hebt waarvan de nozzle temperatuur 300°C kan bereiken. Toch kan het nog steeds worden gecategoriseerd als een standaard filament, omdat veel mensen het gebruiken voor hun projecten thuis.

De Polymaker PolyMax PC is een filament van hoge kwaliteit dat je kunt kopen bij Amazon. Het is gemakkelijker te printen dan veel andere Polycarbonaat filamenten die er zijn volgens veel reviewers.

Een gebruiker beschreef het als gemakkelijk om mee te werken, zelfs op een Ender 3. Het is een composiet PC, dus je geeft wel wat sterkte en hittebestendigheid op voor een betere mogelijkheid om te printen. De balans hiervan is echt goed gemaakt door Polymaker, en je hebt zelfs geen speciaal bed of behuizing nodig om geweldige prints te krijgen.

Er zijn talrijke soorten polycarbonaatfilament, die variëren naar gelang van de fabrikant, en die elk iets anders presteren en andere eisen stellen.

Dit filament is zeer sterk en bestand tegen temperaturen tot 150°C zonder te vervormen. Als u een tandwiel moet printen waarvan u weet dat het heet wordt in het mechanisme, dan is dit wellicht uw beste materiaalkeuze.

Aan de andere kant is het moeilijker om af te drukken, en vereist het grote hitte van zowel de spuitmond als het bed.

2. Nylon

Nylon is misschien wel de meest populaire keuze voor 3D printen thuis, en het is een van de beste keuzes uit de mainstream en betaalbare filamenten op de markt.

Dit materiaal is sterk en flexibel, en heeft een hoge hittebestendigheid, wat betekent dat het zonder vervorming kan werken bij temperaturen tot 120°C.

Het is ook duurzaam, waarbij één gebruiker vermeldde dat een vervangend tandwiel 3D geprint in Nylon meer dan 2 jaar meeging. Het is duurder dan PLA, echter, en het is een beetje moeilijker te printen, maar er zijn veel tutorials en instructies online die u kunnen helpen bij het printen van duurzame tandwielen.

Een subcategorie van nylonfilament is met koolstofvezel versterkt nylon. Dit zou sterker en stijver zijn dan normaal nylonfilament, maar de meningen van gebruikers zijn in dit geval verdeeld.

Ik zou aanraden om te gaan voor iets als het SainSmart Carbon Fiber Filled Nylon Filament van Amazon. Veel gebruikers houden van de sterkte en duurzaamheid ervan.

Enkele populaire merken die nylon en koolstofvezel filamenten aanbieden zijn MatterHackers, ColorFabb en Ultimaker.

Een ander geweldig nylon filament dat u kunt krijgen voor het 3D printen van telefoonhoesjes is het Polymaker Nylon Filament van Amazon. Het wordt door gebruikers geprezen om zijn taaiheid, printgemak en esthetiek.

Een nadeel van Nylon is dat het veel vocht opneemt, dus u moet het goed opbergen en zo droog mogelijk houden.

Sommige mensen raden aan rechtstreeks te printen vanuit een opslagdoos met vochtigheidscontrole, zoals de SUNLU Filament Dryer van Amazon.

3. PLA

PLA is aantoonbaar het meest populaire 3D-printfilament in het algemeen, en dat maakt het breed toegankelijk, zowel qua prijs als qua afwerkingsdiversiteit.

In termen van versnellingen presteert het goed, hoewel het niet zo sterk of resistent is als nylon. Het wordt zacht bij blootstelling aan temperaturen hoger dan 45-50oC, wat niet ideaal is, maar het is niettemin vrij duurzaam.

Zoals eerder vermeld, kunt u gaan met een aantal geweldige PLA filament zoals:

• CC3D Silk PLA
• GST3D PLA
• Overture PLA

Net als Nylon filament zijn er verschillende variaties en composieten van PLA, sommige sterker dan andere. De video hieronder kijkt naar verschillende materialen en composieten en hoe ze reageren op torsie (of rotatiekracht), en vergelijkt hun sterkte, te beginnen met verschillende soorten PLA.

De video hieronder kijkt naar de duurzaamheid van PLA na 2 jaar dagelijks gebruik (met dit Fusion 360-bestand als voorbeeld).

Veel mensen gebruiken PLA voor minder complexe projecten (zoals het eerder genoemde Geared Heart), en voor dit soort projecten is dit filament een prima keuze.

Soms printte men tijdelijke vervangende tandwielen uit PLA voor complexere machines, met succes.

4. PEEK

PEEK is een zeer hoogwaardig filament dat kan worden gebruikt voor het 3D printen van tandwielen, maar het vereist wel een gespecialiseerde 3D printer en een professionelere opstelling.

Een van de belangrijkste eigenschappen van PEEK is hoe sterk het is; het is momenteel het sterkste filament op de markt dat u kunt kopen en thuis kunt 3D-printen, hoewel het moeilijk kan zijn om de juiste printomstandigheden te creëren.

Aangezien PEEK wordt gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de medische sector en de automobielindustrie, zou het 3D-printen van tandwielen uit dit materiaal uitzonderlijke resultaten opleveren. Het is echter erg duur, ongeveer 350 dollar voor 500 g. Het is ook moeilijk thuis te printen, daarom is het misschien geen ideale keuze.

Kijk eens naar deze video die een introductie geeft in PEEK.

U kunt vergelijkbare exemplaren bekijken die te koop zijn bij Vision Miner.

Hoe maak je 3D-geprinte tandwielen sterker?

Om uw 3D-geprinte tandwielen sterker te maken, U kunt uw printer kalibreren, de tandwielen met de voorkant naar beneden afdrukken om steunpunten te vermijden, de printtemperatuur aanpassen om ervoor te zorgen dat het filament goed hecht, de infill-instellingen aanpassen, en minder tanden maken, zodat elke tand dikker en sterker kan worden geprint.

Uw printer kalibreren

Zoals bij elke afdruk moet het goed kalibreren van de printer helpen om uw 3D-geprinte tandwielen sterker en nauwkeuriger te maken.

Ten eerste, let op de nivellering van het bed en de afstand van de spuitmond tot het bed, zodat u een sterke eerste laag en een goede laaghechting voor uw materiaal krijgt.

Ten tweede kalibreert u de E-Steps en Flow Rate, zodat u de juiste hoeveelheid filament door de extruder kunt laten stromen en blobs of gaten in uw 3D-geprinte tandwielen voorkomt, die de integriteit ervan in gevaar kunnen brengen. Hier is een video waarin wordt uitgelegd hoe u deze kalibratie uitvoert.

Druk het vistuig met de voorkant naar beneden af

Print uw tandwielen altijd met de voorzijde naar beneden, zodat de tanden van de tandwielen de gebouwde plaat raken. Dit levert een tandwiel op met sterkere tanden, omdat de laag hechting zekerder is. Het vermindert ook de noodzaak van steunen, die bij verwijdering de integriteit van het tandwiel kunnen beschadigen.

Hier is een video waarin de afdrukstand nader wordt uitgelegd.

Als u een tandwiel met een bevestiging hebt, drukt u het tandwiel altijd onderaan af, met de bevestiging bovenaan, zoals in de onderstaande video.

De afdruktemperatuur kalibreren

Je wilt de beste temperatuur vinden zodat je filament goed smelt en aan zichzelf blijft plakken. Dit kun je doen door een Temperature Calibration Tower van Thingiverse te printen.

Er is een nieuwere techniek om een temperatuurkalibratietoren in te stellen via Cura. Bekijk de onderstaande video om te zien hoe u dit kunt doen voor uw eigen 3D-printer.

Het verhogen van uw temperatuur zonder een kalibratietest kan worden gedaan om het filament meer te laten smelten en de lagen beter te laten hechten. Gewoonlijk werkt het verhogen van de temperatuur in 5-10°C goed als u dergelijke problemen ondervindt.

Dit kan gepaard gaan met het verminderen of helemaal verwijderen van de koeling, voor een betere laaghechting. Als dit echter niet werkt om uw tandwielen sterker te maken, moet u een kalibratietest doen.

Infill-instellingen aanpassen

In het algemeen is een invulwaarde van ten minste 50% nodig om een goed niveau van sterkte voor het vistuig te bereiken, maar de waarde kan verschillen afhankelijk van het invulpatroon.

Sommige gebruikers bevelen 100% opvulling aan voor kleinere tandwielen, terwijl anderen suggereren dat alles boven 50% werkt, en een hoog opvulpercentage geen verschil maakt. Er is gesuggereerd dat het Driehoek-vulpatroon goed is om te gebruiken, omdat het sterke interne ondersteuning biedt.

Een infill-instelling die uw uitrusting sterker maakt is Infill Overlap Percentage, dat de overlap meet tussen de infill en de wanden van het model. Hoe hoger het percentage, hoe beter de verbinding tussen de wanden en de infill.

De Infill Overlap instelling is standaard ingesteld op 30%, dus u moet deze geleidelijk verhogen tot u geen gaten meer ziet tussen de infill en de omtrek van uw uitrusting.

3D-print tandwielen met minder tanden

Een kleiner aantal tanden op een tandwiel betekent grotere en sterkere tanden, wat op zijn beurt een sterker totaal tandwiel betekent. Kleinere tanden zijn vatbaarder voor breuk, en ze zijn moeilijker nauwkeurig te bedrukken.

De dikte van de tanden van uw tandwiel moet 3-5 maal de cirkelvormige steek zijn en als u de breedte van uw tandwiel vergroot, neemt de sterkte ervan evenredig toe.

Als uw project het toelaat, kies dan altijd het minimaal vereiste aantal tanden. Hier is een meer gedetailleerde gids over hoe u het ontwerp van tandwielen voor maximale sterkte kunt benaderen.

Er is een hele leuke website genaamd Evolvent Design waar je je eigen ontwerp kunt maken en de STL kunt downloaden om te 3D-printen.

Hoe smeer je PLA tandwielen?

Om tandwielen te smeren, moet u vet of olie gebruiken om de tandwielen te bedekken, zodat ze gemakkelijker draaien en glijden. Populaire smeermiddelen voor 3D-geprinte tandwielen zijn op lithium-, siliconen- of PTFE-basis. Ze komen in applicatieflessen en sprays, afhankelijk van uw voorkeur.

Voor PLA, bijvoorbeeld, kan het beste een lichter smeermiddel worden gekozen, hoewel de bovengenoemde vetten ook veel zijn gebruikt, met bevredigende resultaten.

Verschillende soorten smeermiddelen hebben verschillende manieren om ze aan te brengen. Lithiumvet wordt rechtstreeks op de tandwielen aangebracht, terwijl PTFE meestal in sprayvorm wordt geleverd. Breng het smeermiddel van uw keuze aan en draai de tandwielen rond om te controleren of de rotatie soepel verloopt.

Enkele smeermiddelen met goede beoordelingen zijn Super Lube 51004 synthetische olie met PTFE, STAR BRITE White Lithium Grease, of zelfs cosmetische vaseline. Super Lube is waarschijnlijk de populairste optie voor 3D prints, met meer dan 2.000 beoordelingen, waarvan 85% met 5 sterren of meer op het moment van schrijven.

Veel 3D printer gebruikers gebruiken Super Lube voor diverse onderdelen zoals scharnieren, lineaire rails, stangen en meer. Dit zou een geweldig product zijn om ook te gebruiken voor 3D geprinte tandwielen.

U moet de tandwielen regelmatig reinigen en smeren voor een soepele werking van het mechanisme (zie deze gids voor meer informatie over het reinigen van gedrukte tandwielen).

Kun je een wormwiel 3D printen?

Ja, je kunt wormwielen 3D printen. Mensen hebben verschillende materialen gebruikt voor wormwielen, waarbij Nylon de meest populaire keuze is, omdat het sterker en duurzamer is, gevolgd door PLA en ABS, die veel beter presteren als ze gesmeerd worden. Gebruikers raden aan om ze op een 450 te printen, om overmatige snaren en steunen te voorkomen.

Eén gebruiker gebruikte PETG ook om een wormwiel voor zijn ruitenwissers te bedrukken, dat al meer dan 2,5 jaar met succes werkt.

Hier is een video die de duurzaamheid en sterkte test van zowel droge als gesmeerde wormwielen van PLA, PETG en ABS, bij hoge snelheden.

Hoewel het heel goed mogelijk is, kan het ontwerpen en correct printen van wormwielen een beetje moeilijk zijn, omdat je precisie en duurzaamheid nodig hebt.

Bovendien kan de smering van de tandwielen ook problemen opleveren, omdat het smeermiddel tijdens het draaien wordt verwijderd, waardoor het tandwiel onbeschermd blijft. Daarom is nylon meestal de eerste keuze voor wormwielen, omdat het geen extra smering nodig heeft.

Kun je tandwielen met hars 3D printen?

Ja, het is mogelijk om met hars 3D tandwielen succesvol te printen en er wat aan te hebben. Ik raad je aan om speciale technische hars te kopen die veel meer kracht en torsie aankan in vergelijking met normale hars. Je kunt er ook wat flexibele hars doorheen mengen om het minder broos te maken. Vermijd het te lang uitharden van onderdelen.

De onderstaande video van Michael Rechtin is een heel gaaf experiment waarbij hij een 3D-geprinte planetaire tandwielkast test met behulp van zowel hars als FDM 3D-printing. Hij gebruikte voor deze test Taai PLA & ABS-achtige hars.

Eén gebruiker vermeldde dat zijn ervaring met 3D-geprinte tandwielen was dat tandwielen van hars sterker kunnen zijn dan FDM tandwielen. Hij had twee toepassingen waarbij de tanden van de FDM 3D-geprinte tandwielen afbraken, maar het ging goed met stevige 3D-prints van hars.

De tandwielen gingen ongeveer 20 uur mee voordat ze knapten of vervormden. Uiteindelijk schakelden ze over op poelies en riemen voor betere resultaten in hun specifieke project, dat al meer dan 3000 uur met succes draait.