Există o mulțime de oameni care imprimă unelte 3D, dar poate fi o problemă să te decizi ce filament să folosești pentru ele. Acest articol te va îndruma cu privire la cele mai bune filamente pentru unelte, precum și cum să le imprimi 3D.

Dacă asta este ceea ce căutați, atunci continuați să citiți pentru a afla câteva informații utile despre uneltele imprimate 3D.

Sunt angrenajele imprimate 3D suficient de puternice?

Da, angrenajele imprimate 3D sunt suficient de puternice pentru multe mecanisme comune și pentru diverse utilizări. Materiale precum nailon sau policarbonat sunt preferabile pentru imprimarea angrenajelor, deoarece sunt mai puternice și mai durabile. Angrenajele imprimate 3D pot fi preferate celor metalice datorită greutății lor mai ușoare, pentru proiecte de robotică sau înlocuiri.

În plus, proiectarea și imprimarea propriilor piese vă poate economisi mult timp, deoarece comanda de piese de schimb pentru anumite mecanisme poate dura ceva timp.

Pe de altă parte, este foarte probabil ca angrenajele imprimate 3D să fie prea slabe pentru mașinile grele, indiferent de tipul de filament pe care îl utilizați, cu excepția cazului în care le imprimați la un centru profesional care utilizează materiale foarte rezistente.

Iată un exemplu video al unui utilizator care a reușit să înlocuiască cu succes un angrenaj din plastic deteriorat pentru o mașină radiocomandată cu unul din filament de nailon imprimat 3D.

În funcție de scopul pentru care intenționați să folosiți angrenajele, diferite materiale vor da rezultate mai bune, iar în următoarele secțiuni voi trece în revistă materialele potrivite pentru imprimarea 3D a angrenajelor.

Poate fi folosit PLA pentru unelte?

Da, PLA poate fi folosit pentru angrenaje și a funcționat cu succes pentru mulți utilizatori care le imprimă 3D. Un exemplu de angrenaje imprimate 3D realizate cu succes din PLA este de la un Inimă angrenată Imprimanta 3D care conține angrenaje în mișcare. Are peste 300 de Makes, multe dintre ele realizate din PLA. Pentru modele simple de angrenaje, PLA funcționează bine.

În acest caz, utilizatorii au realizat uneltele din filamente precum CC3D Silk PLA, GST3D PLA sau Overture PLA, care pot fi găsite pe Amazon. Unele tipuri de PLA, culori sau compozite au performanțe mai bune decât altele, iar la acestea voi reveni în secțiunea următoare.

PLA nu este cel mai puternic sau cel mai rezistent material în ceea ce privește durabilitatea și cuplul (forța de rotație) și se deformează la temperaturi de peste 45-500C, dar se comportă surprinzător de bine pentru prețul său accesibil și este un material foarte ușor de achiziționat.

Aruncați o privire la acest videoclip care testează rezistența și durabilitatea angrenajelor PLA lubrifiate.

Cel mai bun filament pentru unelte de imprimare 3D

Policarbonatul și nailon-ul par a fi cele mai bune filamente pentru imprimarea 3D a uneltelor acasă, datorită durabilității și rezistenței lor. Policarbonatul are proprietăți mecanice superioare. Cu toate acestea, nailon-ul este mult mai accesibil și mai versatil, motiv pentru care este adesea considerat cel mai bun filament, deoarece este folosit de mai multe persoane.

Mai jos găsiți o descriere mai detaliată a acestor filamente, precum și a foarte popularului PLA.

1. Policarbonat

Policarbonatul nu este un filament comun, în principal pentru că este puțin mai scump și pentru că aveți nevoie de o imprimantă a cărei temperatură a duzei poate ajunge la 300°C. Cu toate acestea, poate fi clasificat ca fiind un filament standard, deoarece mulți oameni îl folosesc pentru proiectele lor de acasă.

Polymaker PolyMax PC este o marcă de filament de înaltă calitate pe care o puteți obține de pe Amazon. Este mai ușor de imprimat decât multe alte filamente de policarbonat de pe piață, potrivit multor recenzenți.

Un utilizator a descris-o ca fiind ușor de lucrat, chiar și pe un Ender 3. Este un PC compozit, deci renunțați la o anumită rezistență și rezistență la căldură pentru o mai bună capacitate de imprimare. Echilibrul a fost realizat foarte bine de Polymaker și nici măcar nu aveți nevoie de un pat special sau de o carcasă specială pentru a obține printuri excelente.

Există numeroase tipuri de filament de policarbonat, care variază în funcție de producător, fiecare dintre ele având performanțe ușor diferite și cerințe diferite.

Acest filament este foarte puternic și rezistă la temperaturi de până la 150°C fără să se deformeze. Dacă trebuie să imprimați un angrenaj despre care știți că se va încălzi în mecanism, atunci acesta ar putea fi cea mai bună alegere de material.

Pe de altă parte, este mai dificil de imprimat și necesită o căldură ridicată atât din partea duzei, cât și a patului.

2. Nylon

Nailonul este probabil cea mai populară alegere pentru uneltele de imprimare 3D la domiciliu și este una dintre cele mai bune alegeri dintre filamentele obișnuite și accesibile de pe piață.

Acest material este puternic și flexibil și are o rezistență ridicată la căldură, ceea ce înseamnă că poate funcționa fără să se deformeze la temperaturi de până la 120°C.

Este, de asemenea, durabil, un utilizator menționând că un angrenaj de înlocuire tipărit 3D din nailon a durat peste 2 ani. Cu toate acestea, este mai scump decât PLA și este puțin mai dificil de imprimat, dar există multe tutoriale și instrucțiuni online care vă pot ajuta să imprimați angrenaje durabile.

O subcategorie de filament de nailon este nailon ranforsat cu fibră de carbon. Se presupune că acesta este mai puternic și mai rigid decât filamentul de nailon normal, însă opiniile utilizatorilor sunt amestecate în acest caz.

V-aș recomanda să mergeți cu ceva de genul SainSmart Carbon Fiber Filled Nylon Filament de pe Amazon. Mulți utilizatori îi apreciază rezistența și durabilitatea.

Unele mărci populare care oferă filamente din nailon și fibră de carbon din nailon sunt MatterHackers, ColorFabb și Ultimaker.

Un alt filament de nailon excelent pe care îl puteți obține pentru imprimarea 3D a carcaselor de telefon este filamentul de nailon Polymaker de pe Amazon. Este salutat de utilizatori pentru duritatea, ușurința de imprimare și estetica sa.

Un dezavantaj al nailonului este că are o absorbție mare de umiditate, așa că trebuie să vă asigurați că îl depozitați corespunzător și că îl păstrați cât mai uscat posibil.

Unele persoane recomandă imprimarea direct dintr-o cutie de depozitare cu umiditate controlată, cum ar fi SUNLU Filament Dryer de pe Amazon.

3. PLA

PLA este, fără îndoială, cel mai popular filament pentru imprimarea 3D în general, iar acest lucru îl face accesibil pe scară largă, atât în ceea ce privește prețul, cât și diversitatea finisajelor.

În ceea ce privește uneltele, se comportă bine, deși nu este la fel de puternic sau rezistent ca nailon. Se înmoaie atunci când este expus la temperaturi mai mari de 45-50oC, ceea ce nu este ideal, dar este totuși destul de durabil.

După cum am menționat anterior, puteți alege un filament PLA excelent, cum ar fi:

• CC3D Silk PLA
• GST3D PLA
• Uvertură PLA

La fel ca filamentul de nailon, există diferite variante și compozite de PLA, unele mai puternice decât altele. Videoclipul de mai jos analizează diferite materiale și compozite și modul în care acestea reacționează la cuplu (sau la forța de rotație) și le compară rezistența, începând cu diferite tipuri de PLA.

Videoclipul de mai jos analizează durabilitatea PLA după 2 ani de utilizare zilnică (cu acest fișier Fusion 360 folosit ca exemplu).

Mulți oameni folosesc PLA pentru proiecte mai puțin complexe (cum ar fi Geared Heart menționat mai sus), iar pentru acest tip de proiecte acest filament este o alegere excelentă.

Uneori, oamenii tipăreau din PLA angrenaje de înlocuire temporară pentru utilaje mai complexe, cu un rezultat de succes.

4. PEEK

PEEK este un filament de nivel foarte înalt care poate fi utilizat pentru imprimarea 3D a uneltelor, dar necesită o imprimantă 3D specializată și o configurație mai profesională.

Una dintre principalele proprietăți ale PEEK este cât de puternic este, fiind în prezent cel mai puternic filament de pe piață pe care îl puteți cumpăra și imprima 3D acasă, deși obținerea condițiilor de imprimare corecte poate fi dificilă.

Deoarece PEEK este utilizat în industria aerospațială, medicală și auto, imprimarea 3D a uneltelor din acest material v-ar oferi rezultate excepționale. Cu toate acestea, este un material foarte scump, costând aproximativ 350 de dolari pentru 500 g. De asemenea, este dificil de imprimat acasă, motiv pentru care s-ar putea să nu fie o alegere ideală.

Aruncați o privire la acest videoclip care oferă o introducere în PEEK.

Puteți verifica altele similare de vânzare la Vision Miner.

Cum se fac mai puternice angrenajele imprimate 3D?

Pentru a face ca angrenajele imprimate 3D să fie mai rezistente, vă puteți calibra imprimanta, puteți imprima roțile dințate cu fața în jos pentru a evita suporturile, puteți ajusta temperatura de imprimare pentru a vă asigura că filamentul se lipește bine, puteți ajusta setările de umplere și puteți face mai puțini dinți, astfel încât fiecare dinte să poată fi imprimat mai gros și mai puternic.

Calibrați imprimanta

La fel ca în cazul oricărei imprimări, calibrarea corectă a imprimantei ar trebui să vă ajute să faceți uneltele imprimate 3D mai puternice și mai precise din punct de vedere dimensional.

În primul rând, aveți grijă la nivelarea patului și la distanța dintre duză și pat, astfel încât să puteți obține un prim strat puternic și o bună aderență a stratului pentru echipamentul dumneavoastră.

În al doilea rând, calibrați E-Steps și Flow Rate, astfel încât să puteți avea cantitatea potrivită de filament care curge prin extruder și să evitați formarea de pete sau goluri în angrenajele imprimate 3D, ceea ce poate compromite integritatea acestora. Iată un videoclip care explică cum se face această calibrare.

Tipăriți uneltele cu fața în jos

Tipăriți întotdeauna angrenajele cu fața în jos, astfel încât dinții angrenajelor să atingă placa construită. Se obține un angrenaj cu dinți mai puternici, deoarece aderența stratului este mai sigură. De asemenea, se reduce nevoia de suporturi, care, atunci când sunt îndepărtate, pot deteriora integritatea angrenajului.

Iată un videoclip care explică mai în detaliu orientarea imprimării.

Dacă aveți un angrenaj cu un montaj, imprimați întotdeauna angrenajul în partea de jos, cu montajul în partea de sus, așa cum se arată în videoclipul de mai jos.

Calibrarea temperaturii de imprimare

Doriți să găsiți cea mai bună temperatură pentru ca filamentul să se topească în mod corespunzător și să se lipească de el însuși. Puteți face acest lucru prin imprimarea unui Turn de calibrare a temperaturii de pe Thingiverse.

Există o tehnică mai nouă de configurare a unui turn de calibrare a temperaturii prin Cura. Urmăriți videoclipul de mai jos pentru a vedea cum puteți face acest lucru pentru propria imprimantă 3D.

Creșterea temperaturii fără un test de calibrare se poate face pentru a topi mai mult filamentul și pentru a face ca straturile să se lipească mai bine. De obicei, creșterea temperaturii cu 5-10°C funcționează bine dacă întâmpinați astfel de probleme.

Acest lucru poate fi asociat cu diminuarea sau eliminarea completă a răcirii, pentru o mai bună aderență a stratului. Dacă acest lucru nu funcționează pentru a vă face uneltele mai puternice, totuși, ar trebui să faceți un test de calibrare.

Reglați setările de umplere

În general, aveți nevoie de o valoare de umplere de cel puțin 50% pentru a obține un nivel bun de rezistență pentru unelte, dar valoarea poate diferi în funcție de modelul de umplere.

Unii utilizatori recomandă o umplutură de 100% pentru uneltele mai mici, în timp ce alții sugerează că orice procent mai mare de 50% funcționează, iar un procent mare de umplutură nu va face diferența. S-a sugerat că modelul de umplutură triunghiulară este bun de utilizat, deoarece oferă un suport intern puternic.

O setare a umpluturii care va face ca echipamentul să fie mai puternic este Procentul de suprapunere a umpluturii, care măsoară suprapunerea dintre umplutură și pereții modelului. Cu cât procentul este mai mare, cu atât mai bună este legătura dintre pereți și umplutură.

Setarea de suprapunere a umpluturii este setată în mod implicit la 30%, așa că trebuie să o măriți treptat până când nu mai vedeți spații între umplutură și perimetrul echipamentului.

Imprimarea 3D a angrenajelor cu mai puțini dinți

Un număr mai mic de dinți pe un angrenaj înseamnă dinți mai mari și mai puternici, ceea ce, la rândul său, înseamnă un angrenaj mai puternic în ansamblu. Dinții mai mici sunt mai predispuși la rupere și sunt mai greu de imprimat cu precizie.

Grosimea dinților angrenajului trebuie să fie de 3-5 ori mai mare decât pasul circular, iar creșterea lățimii angrenajului crește proporțional rezistența acestuia.

Dacă proiectul dvs. permite acest lucru, alegeți întotdeauna numărul minim de dinți necesar. Iată un ghid mai detaliat despre cum să abordați proiectarea angrenajelor pentru o rezistență maximă.

Există un site web foarte interesant numit Evolvent Design, unde vă puteți crea propriul design al echipamentului și descărca STL-ul pentru imprimare 3D.

Cum se lubrifiază angrenajele PLA?

Pentru a lubrifia angrenajele, ar trebui să folosiți unsoare sau ulei pentru a acoperi angrenajele, astfel încât acestea să se rotească și să alunece mai ușor. Lubrifianții populari pentru angrenajele imprimate 3D includ lubrifianți pe bază de litiu, silicon sau PTFE. Aceștia vin în sticle aplicatoare și spray-uri, în funcție de preferințele dvs.

Pentru PLA, de exemplu, cel mai bine este să alegeți un lubrifiant mai ușor, deși grăsimile menționate mai sus au fost de asemenea utilizate pe scară largă, cu rezultate satisfăcătoare.

Diferitele tipuri de lubrifianți au moduri diferite de aplicare. Unsoarea cu litiu se aplică direct pe angrenaje, în timp ce PTFE vine de obicei sub formă de spray. Aplicați lubrifiantul ales și rotiți angrenajele pentru a vă asigura că rotația este lină.

Printre lubrifianții cu recenzii bune se numără Super Lube 51004 Synthetic Oil with PTFE, STAR BRITE White Lithium Grease sau chiar Vaselina cosmetică. Super Lube este probabil cea mai populară opțiune pentru imprimările 3D, având peste 2.000 de evaluări, 85% dintre acestea fiind de 5 stele sau mai mult la momentul redactării acestui articol.

Mulți utilizatori de imprimante 3D folosesc Super Lube pentru o gamă largă de piese, cum ar fi balamale, șine liniare, tije și altele. Acesta ar fi un produs grozav de utilizat și pentru angrenajele imprimate 3D.

Ar trebui să curățați și să lubrifiați periodic angrenajele pentru a asigura funcționarea fără probleme a mecanismului (consultați acest ghid pentru mai multe informații despre procesul de curățare a angrenajelor imprimate).

Poți imprima 3D un angrenaj cu șurub?

Da, puteți imprima 3D angrenaje cu șuruburi fără sfârșit. Oamenii au folosit diverse materiale pentru angrenaje cu șuruburi, nailon-ul fiind cea mai populară alegere, deoarece este mai puternic și mai durabil, urmat de PLA și ABS, care se comportă mult mai bine atunci când sunt lubrifiate. Utilizatorii recomandă imprimarea lor la 450, pentru a evita înșiruirea și suporturile excesive.

De asemenea, un utilizator a folosit PETG pentru a imprima o roată dințată fără sfârșit pentru ștergătoarele sale de mașină, care funcționează cu succes de peste 2,5 ani.

Iată un videoclip care testează durabilitatea și rezistența la viteze mari a angrenajelor cu șuruburi din PLA, PETG și ABS, atât uscate, cât și lubrifiate.

Deși este foarte posibil, proiectarea și imprimarea corectă a angrenajelor cu șuruburi fără sfârșit poate fi puțin dificilă, deoarece aveți nevoie de precizie și durabilitate.

În plus, lubrifierea angrenajelor ar putea ridica, de asemenea, unele dificultăți, deoarece lubrifiantul tinde să fie îndepărtat în procesul de rotație, lăsând angrenajul neprotejat. Acesta este motivul pentru care nailon-ul este, de obicei, prima alegere pentru angrenajele cu șuruburi, deoarece nu are nevoie de lubrifiere suplimentară.

Poți imprima cu rășină 3D Gears?

Da, este posibil să imprimați cu succes angrenaje 3D din rășină și să le folosiți. V-aș recomanda să achiziționați rășină specială de inginerie care poate rezista la o forță și un cuplu mult mai mare în comparație cu rășina normală. De asemenea, puteți amesteca și niște rășină flexibilă pentru a o face mai puțin casantă. Evitați să polimerizați piesele prea mult timp.

Videoclipul de mai jos realizat de Michael Rechtin este un experiment foarte mișto, care testează o cutie de viteze planetară imprimată 3D folosind atât rășină, cât și imprimarea 3D FDM. A folosit Tough PLA & ABS-Like Resin pentru acest test.

Un utilizator a menționat că experiența sa cu angrenajele imprimate 3D a fost că angrenajele din rășină pot fi de fapt mai puternice decât cele din FDM. Au avut două aplicații în care dinții angrenajelor imprimate 3D din FDM s-au forfecat, dar au funcționat bine cu imprimările 3D din rășină rezistente.

Angrenajele au rezistat în jur de 20 de ore înainte de a se rupe sau de a se deforma. În cele din urmă au trecut la scripeți și curele pentru rezultate mai bune în proiectul lor special, care a funcționat cu succes timp de peste 3.000 de ore.