Veliko ljudi se ukvarja s 3D tiskanjem zobnikov, vendar je lahko odločitev o tem, kateri filament uporabiti zanje, težavna. V tem članku boste izvedeli, kateri so najboljši filamenti za zobnike in kako jih 3D tiskati.

Če iščete prav to, nadaljujte z branjem in se seznanite z nekaterimi koristnimi informacijami o 3D tiskanih zobnikih.

Ali so 3D tiskani zobniki dovolj močni?

Da, 3D tiskani zobniki so dovolj močni za številne običajne mehanizme in različne načine uporabe. Materiali, kot sta najlon ali polikarbonat, so primernejši za tiskanje zobnikov, saj so močnejši in trajnejši. 3D tiskani zobniki so lahko zaradi svoje manjše teže primernejši od kovinskih za projekte robotike ali zamenjave.

Poleg tega lahko z oblikovanjem in tiskanjem lastnih delov prihranite veliko časa, saj lahko naročanje nadomestnih delov za nekatere mehanizme traja kar nekaj časa.

Po drugi strani pa so zobniki, natisnjeni v 3D, najverjetneje prešibki za težke stroje, ne glede na vrsto uporabljenih filamentov, razen če jih tiskate v profesionalnem centru, ki uporablja zelo močne materiale.

Tukaj je primer videoposnetka uporabnika, ki je uspešno zamenjal poškodovano plastično gonilo za radijsko vodeni avtomobil s 3D tiskanim gonilom iz najlonskih filamentov.

Glede na to, za kaj nameravate uporabiti zobnike, bodo različni materiali dali boljše rezultate, zato bom v naslednjih razdelkih predstavil primerne materiale za 3D tiskanje zobnikov.

Ali se lahko PLA uporablja za zobnike?

Da, PLA se lahko uporablja za zobnike in uspešno deluje pri številnih uporabnikih, ki jih 3D-tiskajo. Eden od primerov 3D-tiskanih zobnikov, uspešno izdelanih iz PLA, je iz Oblikovano srce 3D-tiskalnik, ki vsebuje gibljive zobnike. Ima več kot 300 modelov, od katerih jih je veliko narejenih iz PLA. Za preproste modele zobnikov se dobro obnese PLA.

V tem primeru so uporabniki zobnike izdelali iz filamentov, kot so CC3D Silk PLA, GST3D PLA ali Overture PLA, ki jih lahko najdete na Amazonu. Nekatere vrste, barve ali kompoziti PLA se obnesejo bolje kot drugi, k temu pa se bom vrnil v naslednjem razdelku.

PLA ni najmočnejši ali najbolj odporen material, kar zadeva vzdržljivost in navor (vrtilno silo), in se deformira pri temperaturah nad 45-500 °C, vendar se za svojo dostopno ceno obnese presenetljivo dobro in je zelo enostaven za nabavo.

Oglejte si ta videoposnetek, v katerem je preizkušena trdnost in vzdržljivost mazanih zobnikov PLA.

Najboljši filament za 3D tiskanje zobnikov

Polikarbonat in najlon sta zaradi svoje vzdržljivosti in trdnosti najboljša filamenta za domače 3D-tiskanje orodij. Polikarbonat ima boljše mehanske lastnosti. Vendar je najlon veliko bolj dostopen in vsestranski, zato pogosto velja za najboljši filament, saj ga uporablja več ljudi.

Spodaj je podrobnejši opis teh filamentov in zelo priljubljenega PLA.

1. Polikarbonat

Polikarbonat ni običajen filament, predvsem zato, ker je nekoliko dražji in potrebujete tiskalnik, katerega temperatura šobe lahko doseže 300 °C. Vendar ga še vedno lahko uvrstimo med standardne filamente, saj ga veliko ljudi uporablja za domače projekte.

Polymaker PolyMax PC je visokokakovostna blagovna znamka filamenta, ki ga lahko dobite pri Amazonu. Po mnenju številnih recenzentov je lažje tiskati kot veliko drugih polikarbonatnih filamentov.

En uporabnik je opisal, da je z njim enostavno delati, tudi na računalniku Ender 3. Gre za kompozitni računalnik, zato se za boljšo možnost tiskanja odpoveste nekaj trdnosti in toplotne odpornosti. Podjetje Polymaker je to zelo dobro uravnotežilo in za odlične odtise ne potrebujete niti posebne postelje ali ohišja.

Obstajajo številne vrste polikarbonatnih filamentov, ki se razlikujejo glede na proizvajalca, vsak pa ima nekoliko drugačne lastnosti in zahteve.

Ta filament je zelo močan in brez deformacije prenese temperature do 150 °C. Če morate natisniti zobnik, za katerega veste, da se bo v mehanizmu segrel, je to morda najboljša izbira materiala.

Po drugi strani pa je tiskanje težje in zahteva visoko temperaturo tako šobe kot posteljice.

2. Najlon

Najlon je morda najbolj priljubljena izbira za 3D tiskanje orodij za domače tiskanje in je ena najboljših izbir med običajnimi in cenovno dostopnimi filamenti na trgu.

Ta material je močan in prožen ter ima visoko toplotno odpornost, kar pomeni, da lahko deluje brez deformacij pri temperaturah do 120 °C.

Je tudi trpežen, saj je eden od uporabnikov omenil, da je nadomestna zobnika, natisnjena v najlonu, zdržala več kot dve leti. Vendar je dražji od PLA in ga je nekoliko težje natisniti, vendar so na spletu na voljo številni priročniki in navodila, ki vam lahko pomagajo natisniti trpežne zobnike.

Podkategorija najlonskih filamentov je najlon, ojačan z ogljikovimi vlakni. Ta naj bi bil močnejši in trši od običajnih najlonskih filamentov, vendar so mnenja uporabnikov v tem primeru različna.

Priporočam, da izberete nekaj, kot je SainSmart Carbon Fiber Filled Nylon Filament (najlonsko vlakno, polnjeno z ogljikovimi vlakni) iz trgovine Amazon. Številni uporabniki so navdušeni nad njegovo močjo in trpežnostjo.

Nekatere priljubljene blagovne znamke, ki ponujajo najlonske filamente in filamente iz ogljikovih vlaken, so MatterHackers, ColorFabb in Ultimaker.

Še en odličen najlonski filament, ki ga lahko dobite za 3D tiskanje ohišij za telefone, je najlonski filament Polymaker iz podjetja Amazon. Uporabniki ga pozdravljajo zaradi njegove trdnosti, enostavnosti tiskanja in estetike.

Pomanjkljivost najlona je, da zelo vpija vlago, zato ga morate pravilno shranjevati in ohranjati čim bolj suho.

Nekateri priporočajo tiskanje naravnost iz škatle za shranjevanje z nadzorovano vlago, kot je SUNLU Filament Dryer iz Amazona.

3. PLA

PLA je verjetno najbolj priljubljen filament za 3D tiskanje na splošno, zato je široko dostopen tako v smislu cene kot tudi raznolikosti zaključkov.

Glede prestav se dobro obnese, čeprav ni tako močan ali odporen kot najlon. Pri temperaturah, višjih od 45-50 °C, se zmehča, kar ni idealno, vendar je kljub temu precej trpežen.

Kot smo že omenili, lahko uporabite odlične filamente PLA, kot so:

• CC3D Svilo PLA
• GST3D PLA
• Uvertura PLA

Podobno kot pri najlonskih filamentih obstajajo različne različice in kompoziti PLA, nekateri so močnejši od drugih. V spodnjem videoposnetku so predstavljeni različni materiali in kompoziti ter njihov odziv na navor (ali vrtilno silo) in primerjava njihove moči, začenši z različnimi vrstami PLA.

V spodnjem videoposnetku je prikazana trajnost PLA po dveh letih vsakodnevne uporabe (kot primer je uporabljena ta datoteka Fusion 360).

Veliko ljudi uporablja PLA za manj zapletene projekte (kot je zgoraj omenjeni Geared Heart) in za tovrstne projekte je ta filament odlična izbira.

Včasih so ljudje iz PLA natisnili začasne nadomestne zobnike za bolj zapletene stroje, kar je bilo uspešno.

4. PEEK

PEEK je zelo visokokakovosten filament, ki se lahko uporablja za 3D tiskanje zobnikov, vendar zahteva specializiran 3D tiskalnik in bolj profesionalno nastavitev.

Ena od glavnih lastnosti PEEK-a je njegova moč, saj je trenutno najmočnejši filament na trgu, ki ga lahko kupite in 3D-tiskate doma, čeprav so pogoji tiskanja lahko težavni.

Ker se PEEK uporablja v letalski, medicinski in avtomobilski industriji, bi 3D tiskanje zobnikov iz tega materiala omogočilo izjemne rezultate. Vendar je ta material zelo drag, saj stane približno 350 USD za 500 g. Prav tako ga je težko tiskati doma, zato morda ni idealna izbira.

Oglejte si ta videoposnetek, v katerem je predstavljen sistem PEEK.

Podobne lahko preverite pri Vision Minerju.

Kako narediti 3D tiskane zobnike močnejše?

Da bodo vaša 3D natisnjena orodja močnejša, lahko umerite tiskalnik, zobnike natisnete z licem navzdol, da se izognete podporam, prilagodite temperaturo tiskanja, da se filament dobro poveže, prilagodite nastavitve polnjenja in naredite manj zob, da bo vsak zob natisnjen debelejši in močnejši.

Umerjanje tiskalnika

Tako kot pri vsakem tiskanju vam mora pravilno umerjanje tiskalnika pomagati, da bodo 3D tiskana orodja močnejša in dimenzijsko natančnejša.

Najprej bodite pozorni na izravnavo podlage in oddaljenost šobe od podlage, da boste dosegli močan prvi sloj in dober oprijem plasti za vaše orodje.

Drugič, kalibrirajte stopnje E in hitrost pretoka, da bo skozi iztiskalnik tekla prava količina filamenta in da se izognete kapljicam ali vrzelim v 3D tiskanih zobnikih, ki lahko ogrozijo njihovo celovitost. Tukaj je videoposnetek, ki pojasnjuje, kako opraviti to kalibracijo.

Natisnite orodje z licem navzdol

Zobnike vedno natisnite obrnjene navzdol, tako da se zobje zobnikov dotikajo vgrajene plošče. Tako dobite zobnik z močnejšimi zobmi, saj je oprijem plasti bolj zanesljiv. To tudi zmanjša potrebo po podporah, ki lahko ob odstranitvi poškodujejo celovitost zobnika.

Tukaj je videoposnetek, v katerem je podrobneje pojasnjena usmerjenost tiskanja.

Če imate zobnik s pritrditvijo, zobnik vedno natisnite spodaj, pritrditev pa na vrhu, kot je prikazano v spodnjem videoposnetku.

Umerjanje temperature tiskanja

Najti želite najboljšo temperaturo, da se filament pravilno stopi in prilepi nase. To lahko storite tako, da si natisnete stolp za kalibracijo temperature s spletne strani Thingiverse.

Obstaja novejša tehnika za nastavitev stolpa za kalibracijo temperature prek programa Cura. V spodnjem videoposnetku si oglejte, kako lahko to storite za svoj tiskalnik 3D.

Zvišanje temperature brez kalibracijskega preskusa lahko storite, da se filament bolj stopi in da se plasti bolje povežejo. Običajno je povečanje temperature za 5-10 °C dobro, če imate takšne težave.

To lahko kombinirate z zmanjšanjem ali popolno odstranitvijo hlajenja za boljši oprijem plasti. Če se zobniki zaradi tega ne okrepijo, morate opraviti kalibracijski preskus.

Prilagoditev nastavitev zapolnitve

Na splošno je za doseganje dobre trdnosti orodja potrebna vsaj 50-odstotna vrednost polnila, vendar se ta vrednost lahko razlikuje glede na vzorec polnila.

Nekateri uporabniki priporočajo 100-odstotno zapolnitev za manjše zobnike, drugi pa menijo, da je vse, kar je več kot 50-odstotno, primerno, in da visok odstotek zapolnitve ne bo imel vpliva. Predlagano je bilo, da je dobro uporabiti vzorec trikotnika, saj zagotavlja močno notranjo podporo.

Ena od nastavitev zapolnitve, ki bo okrepila vaše orodje, je odstotek prekrivanja zapolnitve, ki meri prekrivanje med zapolnitvijo in stenami modela. Višji kot je odstotek, boljša je povezava med stenami in zapolnitvijo.

Privzeto je nastavitev prekrivanja polnila nastavljena na 30 %, zato jo morate postopoma povečevati, dokler med polnilom in obodom opreme ni več vrzeli.

3D tisk zobnikov z manj zobmi

Manjše število zob na zobniku pomeni večje in močnejše zobe, kar posledično pomeni močnejši celoten zobnik. Manjši zobje so bolj nagnjeni k lomljenju in jih je težje natančno natisniti.

Debelina zob zobnika mora biti 3-5-krat večja od krožnega naklona, s povečanjem širine zobnika pa se sorazmerno poveča tudi njegova trdnost.

Če projekt to dopušča, vedno izberite najmanjše potrebno število zob. Tukaj je podrobnejši vodnik o tem, kako se lotiti načrtovanja zobnikov za največjo trdnost.

Obstaja zelo zanimiva spletna stran Evolvent Design, na kateri lahko ustvarite svojo zasnovo orodja in prenesete STL za 3D tiskanje.

Kako namažete zobnike PLA?

Za mazanje zobnikov morate uporabiti mazivo ali olje, s katerim pokrijete zobnike, da se lažje vrtijo in drsijo. Priljubljena maziva za 3D tiskane zobnike so na osnovi litija, silikona ali PTFE. Na voljo so v stekleničkah z aplikatorjem in razpršilih, odvisno od vaših želja.

Za PLA je na primer najbolje izbrati lažje mazivo, čeprav se pogosto uporabljajo tudi zgoraj omenjene masti z zadovoljivimi rezultati.

Različne vrste maziv se uporabljajo na različne načine. Litijska mast se nanese neposredno na zobnike, medtem ko je PTFE običajno na voljo v obliki razpršila. Nanesite izbrano mazivo in zavrtite zobnike, da se prepričate, da je vrtenje gladko.

Nekatera maziva z dobrimi ocenami so Super Lube 51004 Synthetic Oil with PTFE, STAR BRITE White Lithium Grease ali celo kozmetični vazelin. Super Lube je verjetno najbolj priljubljena možnost za 3D tiskanje, saj ima več kot 2 000 ocen, od tega jih je bilo v času pisanja 85 % petzvezdičnih ali več.

Številni uporabniki tiskalnikov 3D uporabljajo Super Lube za različne dele, kot so tečaji, linearne tirnice, palice in drugo. To bi bil odličen izdelek, ki bi ga lahko uporabili tudi za zobnike, natisnjene v 3D.

Zobnike morate občasno očistiti in namazati, da zagotovite nemoteno delovanje mehanizma (več informacij o čiščenju tiskanih zobnikov najdete v tem priročniku).

Ali lahko 3D-tiskate črvov zobnik?

Da, črvne zobnike lahko natisnete v 3D. Ljudje za črvne zobnike uporabljajo različne materiale, pri čemer je najbolj priljubljena izbira najlon, saj je močnejši in vzdržljivejši, sledita pa mu PLA in ABS, ki se veliko bolje obneseta, če sta mazana. Uporabniki priporočajo, da jih natisnete pri številki 450, da se izognete pretiranemu navijanju in podporam.

Eden od uporabnikov je iz PETG-ja natisnil tudi črvino za avtomobilske brisalce, ki uspešno deluje že več kot 2,5 leta.

Tukaj je videoposnetek, v katerem sta preizkušeni vzdržljivost in trdnost suhih in mazanih črvnih zobnikov iz PLA, PETG in ABS pri visokih hitrostih.

Čeprav je to zelo mogoče, je pravilno oblikovanje in tiskanje črvnih zobnikov nekoliko težavno, saj potrebujete natančnost in vzdržljivost.

Poleg tega lahko težave povzroča tudi mazanje zobnikov, saj se mazivo med vrtenjem običajno odstrani in zobnik ostane nezaščiten. Zato je najlon običajno prva izbira za črvne zobnike, saj ne potrebuje dodatnega mazanja.

Ali je mogoče 3D tiskati zobnike iz smole?

Da, zobnike 3D je mogoče uspešno natisniti s smolo in jih uporabiti. Priporočam vam nakup posebne inženirske smole, ki v primerjavi z običajno smolo prenese veliko več sile in navora. Lahko ji primešate tudi nekaj prožne smole, da bo manj krhka. Izogibajte se predolgemu strjevanju delov.

Spodnji videoposnetek Michaela Rechtina je res kul eksperimentalno preizkušanje 3D tiskanega planetarnega zobnika z uporabo smole in 3D tiskanja FDM. Za ta test je uporabil trpežno PLA & amp; ABS podobno smolo.

En uporabnik je omenil, da so njegove izkušnje s 3D natisnjenimi zobniki pokazale, da so lahko zobniki iz smole dejansko močnejši od zobnikov FDM. Pri dveh aplikacijah so se zobje 3D natisnjenih zobnikov FDM odrezali, vendar so z vzdržljivimi 3D natisnjenimi zobniki iz smole delovali dobro.

Zobniki so zdržali približno 20 ur, preden so se zlomili ali deformirali. Za boljše rezultate v njihovem projektu, ki uspešno deluje že več kot 3 000 ur, so na koncu prešli na jermenice in jermene.