Є багато людей, які займаються 3D-друком зубчастих коліс, але може бути складно вирішити, яку нитку для цього використовувати. У цій статті ви дізнаєтеся, які найкращі нитки для зубчастих коліс, а також про те, як їх можна надрукувати за допомогою 3D-друку.

Якщо це те, що ви шукаєте, то продовжуйте читати далі, щоб дізнатися корисну інформацію про 3D-друковані шестерні.

Чи достатньо міцні 3D-друковані шестерні?

Так, 3D-друковані шестерні досить міцні для багатьох поширених механізмів і для різних застосувань. Такі матеріали, як нейлон або полікарбонат, є кращими для друку шестерень, оскільки вони міцніші та довговічніші. 3D-друкованим шестерням можна віддати перевагу перед металевими через їхню легшу вагу для робототехнічних проектів або для заміни.

Крім того, проектування та друк власних деталей може заощадити вам багато часу, оскільки замовлення заміни для деяких механізмів може зайняти деякий час.

З іншого боку, надруковані на 3D-принтері шестерні, швидше за все, занадто слабкі для важких машин, незалежно від типу нитки, яку ви використовуєте, якщо тільки ви не друкуєте їх у професійному центрі, який використовує дуже міцні матеріали.

Ось приклад відео користувача, який успішно замінив пошкоджену пластикову шестерню для радіокерованої машини на 3D-друковану з нейлонових ниток.

Залежно від того, для чого ви збираєтеся використовувати шестерні, різні матеріали дадуть кращі результати, і в наступних розділах я розповім про матеріали, придатні для 3D-друку шестерень.

Чи можна використовувати PLA для шестерень?

Так, PLA можна використовувати для виготовлення шестерень, і багато користувачів успішно використовують його для 3D-друку. Одним із прикладів 3D-друкованих шестерень, успішно виготовлених з PLA, є Серце, що обертається 3D-друк, що містить рухомі шестерні. Він має понад 300 марок, багато з яких виготовлені з PLA. Для простих моделей шестерень PLA добре підходить.

У цьому випадку користувачі зробили шестерні з таких ниток, як CC3D Silk PLA, GST3D PLA або Overture PLA, які можна знайти на Amazon. Деякі типи PLA, кольори або композити працюють краще, ніж інші, і я повернуся до них у наступному розділі.

PLA не є найміцнішим або найеластичнішим матеріалом, коли мова йде про довговічність і крутний момент (силу обертання), і він деформується при температурі понад 45-500°C, але він працює напрочуд добре для своєї доступної ціни, і його дуже легко придбати.

Подивіться це відео, в якому перевіряється міцність і довговічність змащених PLA-шестерень.

Найкраща нитка для 3D-друку зубчастих коліс

Полікарбонат і нейлон є найкращими матеріалами для 3D-друку в домашніх умовах завдяки своїй довговічності та міцності. Полікарбонат має чудові механічні властивості. Однак нейлон набагато доступніший і універсальніший, тому його часто вважають найкращим матеріалом, оскільки ним користується більше людей.

Нижче наведено більш детальний опис цих ниток, а також дуже популярної PLA.

1. полікарбонат

Полікарбонат не є поширеною ниткою, головним чином тому, що він трохи дорожчий і для нього потрібен принтер, температура сопла якого може досягати 300°C. Однак його все одно можна віднести до категорії стандартних ниток, оскільки багато людей використовують його для своїх проектів у домашніх умовах.

Polymaker PolyMax PC - це високоякісна марка ниток, яку ви можете придбати на Amazon. За словами багатьох оглядачів, її легше друкувати, ніж багато інших полікарбонатних ниток.

Один користувач описав, що з ним легко працювати, навіть на Ender 3. Це композитний ПК, тому вам доведеться пожертвувати деякою міцністю та термостійкістю заради кращої здатності друкувати на ньому. Компанія Polymaker дуже добре збалансувала ці характеристики, і вам навіть не знадобиться спеціальне ліжко чи корпус, щоб отримати чудові відбитки.

Існує безліч типів полікарбонатних ниток, які різняться залежно від виробника, кожен з яких працює трохи по-різному і має різні вимоги.

Ця нитка дуже міцна і витримує температуру до 150°C без деформації. Якщо вам потрібно надрукувати шестерню, яка, як ви знаєте, буде нагріватися в механізмі, то це може бути найкращим вибором матеріалу.

З іншого боку, його складніше друкувати, і він вимагає високої температури як від сопла, так і від станини.

2. Нейлон

Нейлон - це, мабуть, найпопулярніший вибір для 3D-друку в домашніх умовах, і це один з найкращих варіантів з-поміж поширених і доступних ниток на ринку.

Цей матеріал міцний і гнучкий, а також має високу термостійкість, що означає, що він може працювати без деформації при температурі до 120°C.

Він також довговічний: один користувач зазначив, що запасна шестерня, надрукована 3D-друком з нейлону, прослужила йому понад 2 роки. Проте він дорожчий за PLA, і його трохи складніше друкувати, але в Інтернеті є багато навчальних посібників та інструкцій, які допоможуть вам надрукувати довговічні шестерні.

Підкатегорією нейлонових ниток є нейлон, армований вуглецевим волокном. Вважається, що він міцніший і жорсткіший, ніж звичайна нейлонова нитка, проте думки користувачів щодо цього неоднозначні.

Я б порекомендував вибрати щось на кшталт нейлонової нитки SainSmart з вуглецевим волокном від Amazon. Багатьом користувачам подобається її міцність і довговічність.

Деякі популярні бренди, які пропонують нейлонові та вуглецеві нитки, - це MatterHackers, ColorFabb і Ultimaker.

Ще одна чудова нейлонова нитка, яку можна придбати для 3D-друку чохлів для телефонів - це нейлонова нитка Polymaker від Amazon. Користувачі хвалять її за міцність, простоту друку та естетичність.

Одним з недоліків нейлону є те, що він має високе поглинання вологи, тому ви повинні переконатися, що зберігаєте його належним чином і тримаєте якомога сухішим.

Дехто рекомендує друкувати безпосередньо з коробки для зберігання з регульованою вологістю, як-от SUNLU Filament Dryer від Amazon.

3. НВАК

PLA - це, мабуть, найпопулярніша нитка для 3D-друку загалом, і це робить її широко доступною як за ціною, так і за різноманітністю покриттів.

З точки зору шестерень, він працює добре, хоча він не такий міцний і стійкий, як нейлон. Він розм'якшується під впливом температури вище 45-50oC, що не є ідеальним, але тим не менш, він досить міцний.

Як вже згадувалося раніше, ви можете використовувати чудові нитки PLA, такі як:

• CC3D Silk PLA
• GST3D PLA
• Увертюра PLA

Подібно до нейлонових ниток, існують різні варіації та композити PLA, деякі з них міцніші за інші. У відео нижче розглядаються різні матеріали та композити і їх реакція на крутний момент (або силу обертання), а також порівнюється їх міцність, починаючи з різних типів PLA.

У відео нижче розглядається довговічність PLA після 2 років щоденного використання (на прикладі цього файлу Fusion 360).

Багато людей використовують PLA для менш складних проектів (наприклад, згаданий вище Geared Heart), і для таких проектів ця нитка є чудовим вибором.

Іноді люди друкували з PLA тимчасові запасні шестерні для більш складних механізмів, і це було успішним результатом.

4. ПОГЛЯНЬ

PEEK - це нитка дуже високого рівня, яку можна використовувати для 3D-друку зубчастих коліс, але для цього потрібен спеціальний 3D-принтер і більш професійне налаштування.

Однією з головних властивостей PEEK є його міцність - наразі це найміцніша нитка на ринку, яку можна придбати і використовувати для 3D-друку в домашніх умовах, хоча досягти правильних умов друку може бути складно.

Оскільки PEEK використовується в аерокосмічній, медичній та автомобільній галузях, 3D-друк шестерень з цього матеріалу дасть вам виняткові результати. Однак це дуже дорогий матеріал, який коштує близько 350 доларів за 500 г. Його також важко друкувати в домашніх умовах, тому він може бути не ідеальним вибором.

Подивіться це відео, яке дає уявлення про PEEK.

Ви можете подивитися схожі на продаж на Vision Miner.

Як зробити 3D-друковані шестерні міцнішими?

Щоб зробити ваші 3D-друковані шестерні міцнішими, ви можете відкалібрувати принтер, надрукувати шестерні лицьовою стороною донизу, щоб не мати опор, відрегулювати температуру друку, щоб переконатися, що нитка добре склеюється, відрегулювати налаштування заповнення і зробити менше зубців, щоб кожен зуб можна було надрукувати товстішим і міцнішим.

Калібрування принтера

Як і у випадку з будь-яким друком, правильне калібрування принтера допоможе вам зробити ваші 3D-друковані шестерні міцнішими, а також більш точними за розмірами.

По-перше, будьте уважні до вирівнювання шару і відстані сопла від шару, щоб отримати міцний перший шар і хорошу адгезію шару до вашого спорядження.

По-друге, відкалібруйте E-Steps і швидкість потоку, щоб забезпечити правильну кількість нитки, що проходить через екструдер, і уникнути згустків або пропусків у надрукованих 3D-шестернях, які можуть порушити їхню цілісність. Ось відео, яке пояснює, як виконати це калібрування.

Роздрукуйте шестерню лицьовою стороною донизу

Завжди друкуйте шестерні лицьовою стороною донизу, щоб зубці шестерні торкалися виготовленої пластини. Це дає змогу отримати шестерню з міцнішими зубцями, оскільки адгезія шарів є більш надійною. Це також зменшує потребу в опорах, які при знятті можуть пошкодити цілісність шестерні.

Ось відео, яке більш детально пояснює орієнтацію друку.

Якщо у вас є шестерня з кріпленням, завжди друкуйте шестерню внизу, а кріплення зверху, як показано на відео нижче.

Відкалібруйте температуру друку

Ви хочете знайти найкращу температуру, щоб ваша нитка розплавилася і прилипла до себе. Ви можете зробити це, роздрукувавши температурну калібрувальну вежу від Thingiverse.

Існує новіша методика налаштування температурної калібрувальної вежі за допомогою Cura. Перегляньте відео нижче, щоб дізнатися, як це можна зробити для власного 3D-принтера.

Підвищення температури без калібрувального тесту може допомогти розплавити нитку і краще склеїти шари. Зазвичай підвищення температури на 5-10°C добре допомагає, якщо ви стикаєтеся з такими проблемами.

Це можна поєднувати зі зменшенням або повним вимкненням охолодження для кращого зчеплення шарів. Однак, якщо це не допомагає зробити ваші шестерні міцнішими, вам слід провести калібрувальне випробування.

Налаштуйте параметри заповнення

Як правило, для досягнення хорошого рівня міцності снасті потрібно значення заповнення не менше 50%, але це значення може відрізнятися в залежності від моделі заповнення.

Деякі користувачі рекомендують 100% заповнення для менших передач, в той час як інші вважають, що працює все, що перевищує 50%, і високий відсоток заповнення не матиме значення. Було висловлено припущення, що добре використовувати трикутник заповнення, оскільки він забезпечує сильну внутрішню підтримку.

Одне з налаштувань наповнювача, яке зробить ваше спорядження міцнішим, - це відсоток перекриття наповнювача, який вимірює перекриття між наповнювачем і стінками моделі. Чим вищий відсоток, тим краще з'єднання між стінками і наповнювачем.

Налаштування перекриття наповнювача за замовчуванням встановлено на 30%, тому поступово збільшуйте його, поки не побачите, що між наповнювачем і периметром вашого спорядження більше немає проміжків.

3D-друк шестерень з меншою кількістю зубців

Менша кількість зубців на шестерні означає більші та міцніші зубці, що, в свою чергу, означає міцнішу шестерню в цілому. Менші зубці більш схильні до поломки, і їх важче точно надрукувати.

Товщина зубців вашої шестерні повинна бути в 3-5 разів більшою за крок кола, а збільшення ширини шестерні пропорційно збільшує її міцність.

Якщо ваш проект дозволяє, завжди вибирайте мінімально необхідну кількість зубів. Ось більш детальний посібник про те, як підійти до проектування зубчастих коліс для забезпечення максимальної міцності.

Є класний сайт Evolvent Design, де ви можете створити свій власний дизайн шестерні і завантажити STL для 3D-друку.

Як ви змащуєте шестерні PLA?

Щоб змастити шестерні, слід використовувати мастило або масло, щоб покрити їх, щоб вони легше оберталися і ковзали. Популярні мастила для 3D-друкованих шестерень включають мастила на основі літію, силікону або ПТФЕ. Вони випускаються в пляшечках-аплікаторах і спреях залежно від ваших уподобань.

Для PLA, наприклад, краще вибрати більш легке мастило, хоча вищезгадані мастила також широко використовуються із задовільними результатами.

Різні типи мастил мають різні способи нанесення. Літієве мастило наноситься безпосередньо на шестерні, в той час як PTFE зазвичай випускається у формі спрею. Нанесіть мастило на вибір і прокрутіть шестерні, щоб переконатися в плавності обертання.

Деякі мастила з хорошими відгуками включають синтетичну оливу Super Lube 51004 з ПТФЕ, біле літієве мастило STAR BRITE або навіть косметичний вазелін. Super Lube, ймовірно, є найпопулярнішим варіантом для 3D-друку, маючи понад 2 000 оцінок, 85% з яких на момент написання статті були 5-зірковими або вище.

Багато користувачів 3D-принтерів використовують Super Lube для різноманітних деталей, таких як шарніри, лінійні рейки, стрижні тощо. Це чудовий продукт, який також можна використовувати для 3D-друку шестерень.

Щоб забезпечити безперебійну роботу механізму, слід періодично чистити та змащувати шестерні (для отримання додаткової інформації про процес чищення друкованих шестерень див. цей посібник).

Чи можете ви 3D-друкувати черв'ячну передачу?

Так, ви можете 3D-друкувати черв'ячні шестерні. Люди використовують різні матеріали для черв'ячних шестерень, найпопулярнішим вибором є нейлон, оскільки він міцніший і довговічніший, за ним йдуть PLA і ABS, які набагато краще працюють при змащенні. Користувачі рекомендують друкувати їх при 450, щоб уникнути надмірної нанизування і опори.

Один користувач також використовував PETG для друку черв'ячної передачі для своїх двірників, яка успішно працює вже понад 2,5 роки.

Пропонуємо вашій увазі відео, в якому тестується довговічність і міцність сухих і змащених черв'ячних передач, виготовлених з PLA, PETG і ABS, на високих швидкостях.

Хоча це цілком можливо, правильне проектування та друк черв'ячних передач може бути дещо складним, оскільки вам потрібна точність і довговічність.

Крім того, змащення шестерень також може становити певні труднощі, оскільки мастило має тенденцію видалятися в процесі обертання, залишаючи шестерню незахищеною. Ось чому нейлон зазвичай є першим вибором для черв'ячних передач, оскільки він не потребує додаткового змащення.

Чи можете ви смолою 3D-друкувати шестерні?

Так, можна успішно заливати смолою 3D-друковані шестерні та отримувати з них користь. Я б рекомендував придбати спеціальну інженерну смолу, яка витримує набагато більшу силу та крутний момент порівняно зі звичайною смолою. Ви також можете додати трохи еластичної смоли, щоб зробити її менш крихкою. Уникайте занадто тривалого затвердіння деталей.

У відео нижче Майкла Рехтіна (Michael Rechtin) показано дійсно круте експериментальне тестування 3D-друкованої планетарної коробки передач з використанням смоли та FDM 3D-друку. Для цього тесту він використовував міцну смолу, схожу на ПЛА та АБС.

Один користувач згадав, що його досвід роботи з 3D-друкованими шестернями показав, що смоляні шестерні насправді можуть бути міцнішими, ніж FDM-шестерні. У них було два випадки, коли зубці FDM-шестерень, надрукованих на 3D-принтері, зрізалися, а з міцними смоляними 3D-друкованими шестернями вони працювали добре.

Шестерні прослужили близько 20 годин, перш ніж зламалися або деформувалися. Зрештою, вони перейшли на шківи та ремені, щоб досягти кращих результатів у своєму конкретному проекті, який успішно працює вже понад 3 000 годин.