Что напечатать шестеренки на 3D-принтере
Обновлено: 21.11.2024
Существует множество типов нитей для 3D-печати, которые можно использовать для изготовления шестерен. Каждая нить имеет свои свойства и поведение. Существуют различные типы, такие как нейлон, АБС-пластик, PLA, PETG и другие.
Большинство 3D-принтеров поставляются с одним типом нити, поэтому вам придется инвестировать в другие, если вы хотите поэкспериментировать с другими нитями для разных целей, например для печати шестерен.
Выбрать подходящий материал для ваших 3D-печатных шестерен не так просто, как посмотреть на механические свойства, поскольку необходимо учитывать несколько других факторов, включая простоту печати, качество отделки и стоимость.
В этой статье я расскажу о своих любимых материалах для зубчатых колес, напечатанных на 3D-принтере. Я экспериментировал с различными материалами для 3D-печати, чтобы создавать разные типы шестерен, и вот мой вывод.
Лучший материал/волокно для 3D-печати для Gears
В принципе, у каждой термопластичной нити есть свои плюсы и минусы. Нейлон обладает наилучшей прочностью, PETG имеет лучшие характеристики при низких температурах, ABS имеет лучшую ударную вязкость, а PLA находится где-то посередине. Выбор между этими материалами — это компромисс, основанный на ваших конкретных потребностях.
Вообще говоря, нейлон прослужит дольше всего, ABS прослужит немного дольше, чем PLA, который, в свою очередь, прослужит немного дольше, чем PETG.
Нейлон — лучшая нить для печати шестерен из-за ее прочности, устойчивости к высоким температурам и отсутствия смазки для правильной работы шестерен. PLA занимает второе место по прочности, но он не выдерживает высоких температур и деформируется при достижении 45°C-50°C. ABS и PETG не рекомендуются для зубчатых передач.
1. Нейлон
Я бы сказал, что если вы хотите что-то не очень хрупкое и на котором легко печатать, используйте нейлон. Это биопластик, изготовленный из возобновляемых источников, который выглядит как шелк и ощущается как шелк при печати. Он приятный на ощупь, прочный и гибкий.
Низкий коэффициент трения, высокая температура плавления и высокая межслойная адгезия нейлона делают его идеальным материалом для зубчатых колес, напечатанных на 3D-принтере.
Однако большое сродство нейлона к воде может быть проблематичным, так как это может привести к противоречивым результатам. Экструзионные принтеры наносят материал аналогично пистолету для горячего клея, и проблема заключается в том, что нейлон впитывает воду, как губка, что приводит к его набухают и создают всевозможные проблемы при печати.
Нейлоновая нить поглощает влагу из воздуха, из-за чего нить набухает. Содержание воды от 1 % до 3 % может привести к тому, что материал выйдет из строя при печати, а от 5 % до 8 % он начнет впитываться в напечатанную на 3D-принтере деталь.
Это вызывает проблемы не только в процессе печати, но и значительно сокращает срок службы готового продукта и делает его непригодным для использования вне помещений.
Учитывая эти преимущества и недостатки, нейлон по-прежнему является отличным кандидатом для 3D-печати шестерен.
Теперь давайте рассмотрим три наиболее часто используемых материала в 3D-печати. PLA, ABS и PETG.
2. PLA
Что касается 3D-печати, то о PLA можно сказать много хорошего. Начнем с того, что он имеет низкую стоимость, которая составляет 20 долларов США за кг за катушку, и если учесть стоимость электроэнергии, поскольку вам не нужна чрезвычайно высокая температура печати, как в случае с ABS, PLA заканчивается. в целом фантастическая нить.
Он обладает превосходной гибкостью и при этом сохраняет хорошие характеристики прочности и износа, поэтому я считаю его гораздо лучшим материалом для зубчатых передач, чем ABS и PETG, но не таким хорошим, как нейлон.
Однако PLA не выдерживает высоких температур и начинает деформироваться, даже если его оставить на солнце летом.
Имейте это в виду, когда решаете, какую нить использовать; Если шестерни будут подвергаться воздействию высоких температур, то обратите внимание на нейлон, если нет, то PLA творит чудеса!
3. АБС
Вероятно, вы пробовали делать шестерни из АБС-пластика, но обнаружили, что этот материал не очень хорошо подходит для шестерен.
С одной стороны, поскольку печатать нужно при очень высокой температуре, на подогретом столе и в закрытом принтере (как правило), вам может потребоваться несколько попыток, пока вы не получите правильную печать шестерен, поскольку ABS очень подвержен деформации из-за высокой температуры печати.
Кроме того, если вы сравните две одинаковые шестерни, изготовленные из PLA и ABS, вы увидите, что шестерня из ABS не может выдерживать те же нагрузки, что и PLA.
На самом деле, попробуйте сами: распечатайте пару шестеренок из каждого материала и с помощью плоскогубцев приложите усилие к шестерням. Вы заметите, что тот, что сделан из АБС-пластика, легко ломается, а тот, что из ПЛА, практически не поддается разрушению.
Наконец, ABS выделяет токсичные пары во время печати, что является еще одной причиной не использовать его, по крайней мере, не для шестерен.
4. ПЭТГ
PETG обычно немного дешевле, чем ABS, и немного дороже, чем PLA.
И PLA, и ABS дешевле, прочнее и жестче, чем PETG, который сам по себе является хорошим материалом для некоторых вещей, но не лучшим выбором для общей конструкции зубчатых передач.
Изучив данные о свойствах материала, я помещаю PETG в конец списка. Хотя это пластичный материал, он также мягче, гибче и менее устойчив к царапинам, чем ABS или PLA, что делает его худшим выбором для зубчатых передач.
PETG также гигроскопичен, как и нейлон, и его необходимо предварительно высушить перед использованием, чтобы избежать возможных проблем. Еще одна распространенная жалоба на PETG заключается в том, что он хрупкий. Одной из причин этого является его более низкая температура стеклования, так как он начинает размягчаться при 80°C, в то время как ABS, например, может выдерживать температуры до ~100°C, а нейлон минимум до 120°C
Итак, поскольку он не так хорошо выдерживает высокие температуры, но также имеет несколько других проблем, я бы не рекомендовал использовать PETG для шестерен вместо нейлона или PLA.
Смазка шестерен, напечатанных на 3D-принтере
Смазка снижает трение и износ. Теперь у меня нет хорошего способа измерить скорость износа, поэтому я не могу сказать, продлевает ли смазка пластиковые детали их срок службы или нет, но я могу сказать вам по опыту, что в некоторых случаях пластиковые детали прослужат дольше, если они смазаны.
Если вы используете пластмассовые шестерни с зубчатыми подшипниками, а не более прочные шлицевые, смазка может снизить износ и шум, а также повысить эффективность.
Однако широко используемые методы «смазывания» поверхности смазкой или маслом для предотвращения износа и трения не являются идеальными для неопытных людей, поскольку они часто используют неподходящую смазку для PLA, ABS и PETG.< /p>
Первым шагом при выборе подходящей смазки для зубчатых передач является определение типа пластика, с которым вы работаете. Различные типы пластмасс реагируют на различные типы смазочных материалов. Эмпирическое правило заключается в том, что пластиковые нити часто изготавливаются на нефтяной основе и совместимы со смазкой на нефтяной основе.
Нейлон и АБС – это полимеры, получаемые из нефтехимии, поэтому они подходят для использования с подходящей смазкой на масляной основе.
ПЛА и ПЭТ, с другой стороны, имеют более растительный химический состав. Таким образом, они, как правило, лучше реагируют на менее вязкие растительные масла. Изменяя тип используемого масла или смазки, вы можете настроить производительность принтера в соответствии со своими потребностями.
Белые смазки на основе лития, ПТФЭ и силикона хорошо подходят для общего использования. Это лучший выбор для долговечности без необходимости частого повторного применения.
Тем не менее, нейлон, как правило, дает очень приемлемые результаты, и вам не нужно добавлять в шестерни какую-либо физическую смазку.
Я сделал пару шестерен, которые работают уже более 3 месяцев без какой-либо смазки, и ни одна шестерня не вышла из строя.
3D-печать более прочных шестерен
Хотя наиболее важным фактором с точки зрения прочности является сам материал, есть несколько настроек печати, которые также могут помочь вам добиться большей прочности детали.
Убедитесь, что нить достаточно нагрета
При моделировании методом наплавления (FDM) напечатанные слои должны соединяться вместе в твердую деталь; Первый слой сплавляется с последним слоем и т. д., а более высокие температуры обычно приводят к лучшему «сплавлению» слоев, что делает их прочнее.
Увеличить перекрытие заполнения
Перекрытие заполнения – это площадь периметра, которая перекрывается слоем заполнения. Нахлест необходим для достижения большей прочности между заполнением и периметром.
Увеличение высоты слоя обычно облегчает достижение хорошей связи между слоем заполнения и периметром. Однако если вы решите это сделать, вам следует избегать экспоненциального увеличения высоты слоя, поскольку это может привести к скручиванию мелких деталей.
Отключить или уменьшить охлаждение
Адгезия слоев чрезвычайно важна, и ключом к ее достижению является поддержание достаточно высокой температуры печати и температуры предыдущего слоя. Этого труднее достичь, когда каждый слой активно охлаждается.
Охлаждение — спорный вопрос в 3D-печати, и мнения по этому поводу варьируются от «охлаждение необходимо для высококачественных отпечатков» до «охлаждение вообще не улучшает качество печати».
Насколько я знаю, охлаждение имеет большое значение для 3D-печати. Он позволяет изготавливать детали без дефектов, а многие сложные формы возможны только благодаря охлаждению. Но есть компромисс, связанный с охлаждением: качество поверхности в обмен на прочность.
Если ваша цель — добиться максимальной прочности, уменьшите охлаждение или полностью отключите его.
Оптимальная высота слоя
Одним из наиболее важных «правил» скорости 3D-печати является то, что с увеличением высоты слоя скорость увеличивается, а прочность и качество 3D-печати снижаются.
Чем меньше высота слоя, тем лучше сцепление слоев и, следовательно, меньше места для образования слабых мест на отпечатке.
Какое заполнение следует использовать для Gears?
Когда я впервые задумался о печати шестерен, я был уверен, что 100% заполнение позволит получить самую прочную шестерню в целом.
Но это был не тот случай, и шестеренки, которые я напечатал с 50% заполнением, были такими же прочными, как и те, которые я напечатал со 100%.
Короче говоря, нет необходимости заполнять более 50%, по крайней мере, по моему собственному опыту.
Сравнительная таблица
| Нить накала | Качество шестерни | Температура сопла | Подогреваемая платформа | Риск деформации< /td> | Простота использования | Стоимость |
| PLA | Отлично | 180°C – 230°C | Не требуется | Низкая | Легкая | 10–25 долларов |
| ABS | Плохо | 230°C – 250°C | Прибл. 100°C | Умеренная | Средняя | 15–25 долларов США |
| PETG | Плохо | 230°C – 250°C | Прибл. 100°C | Низкая | Легкая | 15–20 долларов США |
| Нейлон | Наилучший | 230°C – 260°C | 80°C – 100°C | Умеренный | Промежуточный | $50–$65 |
Заключение
Нейлон — очевидный выбор по всем причинам, которые я упомянул, но у большинства из нас нет готового нейлона.
Тем не менее, PLA дает фантастические результаты и позволяет создавать прочные и надежные шестерни, и, к счастью, это материал, который каждый производитель имеет в наличии и готов к печати.
Итак, если у вас есть доступ к нейлону, используйте его. В противном случае PLA подойдет!
Надеюсь, эта информация была полезной!
Хорошего дня!
Об авторе
Факундо Арчео
Некоторое время назад я решил заняться 3D-печатью и не думал, что столкнусь с таким количеством проблем. От сбоев в работе принтера до устранения распространенных ошибок принтера, изучения работы программного обеспечения для нарезки и многого другого. Причина создания этого веб-сайта и написания всех этих статей в основном связана с тем, что мы хотим помочь другим людям учиться на наших ошибках. Так что, надеюсь, вы найдете здесь полезный контент!
Мы живем в электронном мире. Компьютеры, смартфоны, телевизоры с плоским экраном, вы поняли. Но в нашей жизни по-прежнему много механических систем, и время от времени их детали изнашиваются и нуждаются в замене.
Печать трехмерных шестерен — хорошая идея для тех случаев, когда не требуется высокий крутящий момент или высокая прочность. Для многих механических применений, от xxx до открывателей гаражных ворот, 3D-печатные шестерни могут работать очень хорошо.
Моя дверь гаража не работала. Ну, это началось в аварийном состоянии, когда я купил дом, так что на самом деле это не моя вина. Гаражные ворота довольно тяжелые, поэтому я подумал, что мне понадобится сверхпрочная металлическая шестерня в коробке для открывания (прикручена болтами к рельсам, на которых открывается моя дверь). Оказывается, я был совершенно не прав.
Пружины гаражных ворот компенсируют вес гаражных ворот. Итак, чем точнее вы это настроите (затяните пружины до такой степени, что дверь станет нейтральной по весу, но не слишком легкой, когда она откроется сама по себе), тем лучше для вас. Открывателю гаражных ворот не нужно прилагать особых усилий, чтобы открыть дверь, так как его вес почти нулевой!
Разобрав открывалку, я обнаружил что-то похожее на белый диск и много белой пыли. То, что я видел, было остатками нейлоновой шестерни, которая была содрана. Предыдущий владелец плохо затянул пружины, поэтому цепь на нейлоновой шестерне сгладила шестерню. Вся белая пыль внутри была на самом деле сорванными зубьями нейлоновой шестерни. Это функция безопасности, хотите верьте, хотите нет! Это гарантирует, что двигатель не переработает и не загорится, сжигая ваш гараж (и, возможно, ваш дом). Вместо этого он будет просто свободно вращаться.
Поэтому печать сменной шестерни для этого идеально подходит для 3D-печати. Механизм простой и не требует большой нагрузки. Старая беззубая шестерня дала мне размеры и отверстия для крепления, а остатки зубьев по краю дали мне количество шестерен.
Может ли мой принтер обрабатывать 3D-печатные шестерни?
Распечатайте и попробуйте.Он сообщит вам, способен ли ваш принтер напечатать необходимые зубья на шестерне. Распечатайте его и посмотрите, что у вас получится. Зубья шестерни все на месте? Хорошо ли они сформированы? Иногда вы обнаружите, что на шестерне можно напечатать от 12 до 24 зубьев, но более того, зубья шестерни не формируются по отдельности и непригодны для использования.
Проектирование трехмерных шестеренок
Стоимость несколько высока, если вам нужна только одна передача. Если вы хотите несколько с течением времени, цена будет расти, но ценность тоже будет расти. Вот их тарифы: 2 доллара США за один день, 10 долларов США за один месяц или 25 долларов США за год загрузки. Если вы делаете две передачи в месяц, годовой план составляет чуть более 1,00 доллара США за передачу, и это неплохо. Помните, однако, что вы можете создать столько дизайнов, сколько захотите, за этот период времени. Так что, если вы делаете 200 дизайнов за один день, это всего 0,01 доллара США за шестеренку, и все готово!
Есть одна маленькая загвоздка. Загрузка осуществляется в формате файла SVG. Вам нужны файлы STL для использования в вашем 3D-принтере. Вот как вы конвертируете:
Так что да, есть промежуточный шаг между созданием вашего оборудования в формате SVG и его печатью в формате STL. Не забудьте установить желаемые размеры, загрузите экспортированный файл STL и загрузите его в свой слайсер. Остальное точно так же, как распечатать любую другую деталь на 3D-принтере.
Нейлон, PLA, ABS? Какой материал лучше всего подходит для шестерен?
Нейлон, вероятно, является лучшим материалом для зубчатых колес, поскольку он обладает хорошими износостойкими и прочностными характеристиками, а также хорошо противостоит трению. К сожалению, хорошо зарекомендовать себя в 3D-печати сложно, поэтому стоит избегать ее, если только она вам не нужна.
По большей части PLA — лучший филамент для 3D-печати шестерен. У него хорошие прочностные и износостойкие характеристики, и в примере с открывателем гаражных ворот сверху он работал просто отлично. Кроме того, это, как правило, самая дешевая нить для покупки, которая стоит менее 20 долларов США за килограмм (2,2 фунта), включая катушку! Из килограмма PLA можно напечатать много шестерёнок!
Увлекательный тест планетарной передачи для вашего 3D-принтера
Это дает вам возможность распечатать небольшой проект, демонстрирующий хорошо продуманные шестеренки, которые собираются в аккуратную цацку. Конечно, вы можете назвать это тестовым проектом для ваших механизмов или просто распечатать его для удовольствия!
Похожие вопросы
Может ли 3D-принтер что-нибудь напечатать?
Нет, нельзя. По крайней мере, не дома. 3D-принтеры могут изготавливать довольно сложные пластиковые детали, но металлические объекты выходят за рамки возможностей домашних 3D-принтеров… сегодня. Кто знает в будущем? Скорее всего, вы не увидите доступных 3D-принтеров по металлу для домашнего использования в течение некоторого времени, потому что вам понадобится принтер, который защитит вас от нагретого металла, температура которого может достигать 2000 градусов по Фаренгейту (когда некоторые металлы плавятся, что является обязательным требованием). для 3D-печати).
Сколько времени занимает печать в 3D?
Время 3D-печати обычно определяется сначала высотой изделия, а затем объемом. Таким образом, для полимерных принтеров DLP, если они помещаются в зону печати, высота детали определяет скорость. Он может печатать примерно 0,75 дюйма в час. Нитьевой принтер FDM не так уж и далек, но есть много переменных. Чем меньше площадь XY модели, тем быстрее ее можно распечатать, в отличие от полимерного принтера DLP, который печатает весь слой за раз, независимо от размера. Таким образом, фигурки можно изготавливать со скоростью 1 дюйм в час, но другие, более широкие или длинные отпечатки или несколько предметов в задании печати могут еще больше замедлить работу принтера.
3D-принтеры предоставляют инженерам и проектировщикам отличные возможности для создания реальных моделей из файлов САПР. Любители также используют 3D-принтеры для производства многих вещей, от фигурок до автомобильных аксессуаров. Архитекторы создают реалистичные модели домов с помощью 3D-принтеров. Тем не менее, печать высокопроизводительных «механических деталей» — одна из границ возможностей 3D-принтера.
Многие производители по-прежнему используют традиционные методы для изготовления шестерен, гаек и т. д. Однако технология 3D-печати стремительно развивается, и сегодня появляются новые нити, которых раньше не было. Они обеспечивают высокую прочность и ударопрочность, а также длительный срок службы.
В этой статье мы обсудим лучшие нити накаливания для зубчатых колес. Имейте в виду, однако, что сила имеет свою цену. Материалы с большей долговечностью и прочностью обычно труднее печатать и, очевидно, дороже.
PEEK — это полукристаллический термопласт, известный своими выдающимися механическими свойствами. Он использовался в обрабатывающей промышленности в течение многих лет, и теперь он доступен в качестве филаментного материала для 3D-печати. В основном известный как износостойкий и термостойкий, PEEK часто считается материалом с высокими эксплуатационными характеристиками.Если вы внимательно посмотрите на его структуру, то заметите, что при его плавлении молекулы перестраиваются под действием тепла. Таким образом, они займут свои определенные позиции после того, как вся деталь затвердеет. Эта функция помогает PEEK сохранять свои характеристики после повышения температуры.
Хотя полукристаллическая структура обеспечивает достойные механические свойства, необходимые для конечного продукта, она значительно усложняет процесс печати. Для печати с использованием PEEK требуется современный 3D-принтер в паре с экструдером, который может нагреваться до 400 °C, и нагревательным столом, который может достигать 230 °C.
Поэтому PEEK — один из лучших материалов для печати зубчатых колес, особенно для переходных систем малой и средней мощности. Однако это дорого и сложно печатать.
Ниже вы можете увидеть две таблицы с механическими свойствами и рекомендуемыми настройками принтера от 3d4makers. Эти значения являются отличным источником для дизайнеров и инженеров-механиков или студентов.
Вы можете проверить цену на эту нить здесь.
| Механические свойства PEEK | ||
| Описание< /td> | Значение | Метод испытаний |
| Модуль растяжения | 4,1 ГПа | ISO 527 |
| Прочность на растяжение | 105 МПа | ISO 527 |
| Ударная вязкость С надрезом по Изоду | 5 кДж/м 2 | ISO 180/A |
| Плотность | 1,26 г/см3 | ISO 1183 |
| Настройки принтера | |
| Описание | Значение |
| Температура сопла принтера | 370 – 420 o C |
| Температура нагреваемого слоя | 120 o C |
| Печать скорость | 15 – 30 мм/с |
| Склеивание | Лист PEI |
| Рекомендации по сушке | 110 o C, 2–4 часа |
ПЕКК обладает превосходной химической стойкостью и механическими свойствами, самыми высокими среди всех термопластичных материалов. Скорость кристаллизации PEKK ниже, чем у PEEK, поэтому его легче печатать. Он также имеет большую адгезию слоев и прочность на растяжение по сравнению с PEEK. Тем не менее, он слишком дорог и труден для печати по сравнению с более популярными филаментными материалами.
Необходимые условия для печати из PEKK такие же, как и для PEEK, за исключением температуры экструдера. ПЕКК следует экструдировать при температуре от 340 до 360 o C.
Ниже вы можете увидеть механические свойства PEKK. Вы также можете проверить цену на эту нить здесь .
| Механические свойства PEKK | ||
| Описание< /td> | Значение | Метод тестирования |
| Абсолютная прочность | 324 МПа | ISO 527 |
| Прочность на растяжение | 134 МПа | ISO 527 |
| Izod Impact, зубчатый | 0,534 Дж/см | ISO 180/A |
| Плотность< /td> | 1,36–1,60 г/см3 | ISO 1183 |
Ультем (PEI)
Ultem или полиэфиримид (PEI) очень похож на PEEK и обладает многими его желаемыми характеристиками. По сравнению с PEEK этот материал имеет меньшую прочность и ударопрочность. Но это намного дешевле и по-прежнему идеально подходит для печати механических деталей.
В зависимости от указанной марки и производителя нити Ultem обладает свойствами предела прочности при растяжении около 104 МПа и модуля изгиба 3,3 ГПа. Его высокая температура стеклования (около 220 ° C) затрудняет печать, и многие 3D-принтеры не справляются с этим. Например, для печати Ultem 9085 требуется температура сопла 350–380 °C и температура нагреваемого слоя до 120–150 °C.
Поэтому Ultem дешевле, чем PEEK и PEKK, и при этом обладает достойными механическими свойствами; это один из лучших вариантов, особенно для небольших проектов.
Вы также можете проверить цену на эту нить здесь.
Нейлон
Нейлон – это разновидность синтетических полимеров на основе полиамидов. Он прочный, долговечный, упругий и в какой-то мере гибкий. Наихудшим пределом нейлоновых нитей в отношении долговечности является их гидрофильность. Поэтому он имеет тенденцию впитывать влагу и имеет короткий срок хранения. Однако превосходное соотношение прочности и гибкости нейлоновых нитей делает их идеальными для изготовления функциональных деталей.
Нейлоновые нити представлены в нескольких вариантах, представленных в основном буквами и цифрами. Наиболее распространенными нейлонами в печати FFF, а также в общем производстве являются PA 66 и PA 6.Каждый производитель нити изготавливает свою нить из комбинации PA 66, PA 6 и дополнительных материалов, чтобы придать им определенные характеристики. Таким образом, существует множество различных нейлоновых нитей с различными свойствами. Ниже мы рассмотрим наиболее подходящие для печати шестеренок.
Первая нейлоновая нить — PA Neat от ColorFabb. PA Neat разработан так, чтобы выдерживать высокие температуры (до 120 o C) с сохранением механических свойств. Эта нить жесткая, прочная и обладает чуть большей прочностью на растяжение по сравнению с другими.
Нейлоновые нити обычно находятся на среднем уровне, когда речь идет о подходящих нитях, которые можно использовать для печати шестеренок. Их легче печатать, чем высококачественные материалы, такие как PEEK, но они намного удобнее.
Здесь вы можете увидеть конкретные механические свойства и настройки принтера для нити PA Neat: (данные из технического описания colorFabb). Вы также можете проверить его цену здесь.
| Механические свойства PA Neat | ||
| Описание | Значение | Метод испытаний |
| Удлинение при растяжении при разрыве | 4,4 % | ISO 527 |
| Прочность на растяжение< /td> | 78 МПа | ISO 527 |
| Ударная вязкость по Шарпи, без насечки | 90 кДж/м 2 | ISO 179 1eU |
| Плотность | 1,14 г/см3 | ISO 1183 |
| Настройки принтера PA Neat | |
| Описание | Значение |
| Температура сопла принтера | 265 – 290 o C< /td> |
| Температура нагреваемого стола | 40–50 o C для печати с высоким заполнением |
| Скорость печати | 30–40 мм/с |
| Адгезия | buildTak, стеклянная пластина |
| Вентилятор активного охлаждения | 50% |
NylonX от MatterHackers — еще одна альтернатива для печати долговечных шестерен. Он усилен добавлением микроуглеродных волокон к нейлону. Таким образом, NylonX обладает жесткостью углерода и долговечностью нейлона. По словам производителя, эта нить разработана для оптимальной ударопрочности, жесткости и высокой прочности на разрыв.
Сочетание углерода и нейлона придает нити жесткость и стабильность. Таким образом, с NylonX печатать проще, чем с традиционными нейлонами. Имейте в виду, однако, что абразивная природа углеродного волокна может изнашивать латунные сопла, поэтому вам следует рассмотреть возможность использования для него стальных или закаленных сопла.
Вы можете найти его механические свойства и рекомендуемые настройки принтера в таблицах ниже. Вы также можете проверить цену на эту нить здесь .
| Механические свойства NylonX | |
| Описание< /td> | Значение |
| Модуль растяжения | 4,38 ГПа |
| Прочность на растяжение | 63,3 МПа |
| Удлинение при разрыве | 4% |
| Плотность | 1,14 г/см3 |
| Настройки принтера NylonX | |
| Описание | Значение |
| Температура экструдера | 250 – 265 o C |
| Температура нагреваемого слоя | 60 – 70 o C |
| Скорость печати | 10 – 80 мм/с |
| Склеивание | ПВА с помощью клея-карандаша |
| Сопло | Нержавеющая сталь стальные или закаленные сопла |
| Охлаждающий вентилятор | Выкл. |
| Механические свойства Polymax | |
| Описание< /td> | Значение |
| Модуль Юнга | 4,38 ГПа |
| Прочность на растяжение | 28,1 МПа |
| Ударная вязкость по Шарпи | 12.2 кДж/м 2 |
| Прочность на изгиб | 48 МПа |
| Температура стеклования | 61 o C |
| Настройки принтера Polymax | |
| Описание | Значение |
| Температура экструдера | 190 – 230 o C |
| Температура нагреваемого стола | 25–60 o C |
| Скорость печати | 40 – 60 мм/с |
| Адгезия | Стекло с клеем, BluilTak, Blue Tape |
| Охлаждающий вентилятор | ВКЛ |
| Настройки принтера PETG | |
| Описание< /td> | Значение |
| Температура экструдера | 180 – 210 o C |
| Температура нагреваемого слоя | Не требуется |
| Скорость печати | 25–90 мм/с |
| Адгезия | < td width="281">Магнитная кровать, Стекло, PEI|
Как напечатать идеальные шестерни:
Для вращения зубчатых колес требуется гладкая поверхность зубьев. Они должны быть закреплены на валу и выдерживать постоянные нагрузки. Вот несколько полезных советов, которые помогут добиться надлежащих результатов:
- Сделайте шестерни как можно толще. Таким образом, они могут выдерживать более высокие нагрузки и крутящие моменты.
- Чем больше зубцов на шестернях, тем плавнее они будут вращаться. Однако не пытайтесь увеличить зубы, сделав их слишком маленькими.
- Используйте стандартные конструкции зубчатых колес. Используя эвольвентные прямозубые шестерни, вы избежите любых будущих проблем, а также улучшите вращение.
- Шестерни, напечатанные на 3D-принтере, не такие жесткие, как металлические, и могут быстро изнашивать друг друга. Поэтому попробуйте отрегулировать расстояние между ними.
Заключение
В этой статье мы обсудили различные филаментные материалы, которые можно использовать для печати шестеренок. PEEK обладает лучшими механическими и термическими свойствами, а с точки зрения долговечности это лучшая нить для зубчатых передач. Однако печать PEEK и PEKK может быть дорогой и требует профессиональной настройки. Итак, наш третий кандидат — Ультем. Он не такой прочный, как PEEK, но дешевле и проще в печати.
В среднем диапазоне у нас есть различные варианты, такие как полимакс и нити на основе нейлона. Их легче печатать, хотя они менее жесткие и долговечные. Вы можете печатать Polymax и нейлоновые нити с помощью простой настройки, такой как Ender 5.
Последние варианты — это самые популярные нити, PLA и ABS. Из них тоже можно сделать шестеренки, но не стоит ожидать, что на выходе получится идеально. Однако печать зубчатых колес из PLA — отличный выбор для некоторых специфических областей, таких как быстрое прототипирование и тестовые модели.
Хотя эстетика объектов, напечатанных на 3D-принтере, является одной из самых сильных сторон технологии 3D-печати, создание полнофункциональных объектов также возможно. Вам придется быть более точным в настройках, чтобы получать надежные и функциональные отпечатки, но вы можете делать их даже с простыми нитями, такими как PLA.
Шестерни — это одни из самых простых моделей, которые можно распечатать, чтобы они были функциональными. Для максимального обучения мы предлагаем научиться создавать их самостоятельно. Зубчатые колеса, напечатанные на 3D-принтере, отлично подходят для тренировки навыков моделирования и 3D-печати для функциональной печати.
Несколько ключевых понятий для понимания
Прежде чем с головой погрузиться в процесс проектирования шестерен, давайте сначала обсудим некоторые важные концепции. Из шестеренок получаются отличные игрушки, потому что они выглядят просто, но с ними действительно интересно играть. Сборка зубчатого колеса также является отличным способом изучить несколько основных понятий физики.
При проектировании любой одиночной шестерни учитываются два параметра: ее шаг и количество зубьев. «Количество зубов» говорит само за себя. Шаг шестерни относится к числу зубьев шестерни диаметром 1 дюйм. Шестерня может иметь нечетное количество зубьев, например 11 или 21. Гораздо важнее, чтобы зубья шестерни идеально совпадали с зубьями других шестерен в сборке.
Вы, вероятно, знакомы с внешним видом зубчатого колеса, состоящего из шестерен разного размера. Зубчатая передача позволяет вращательному движению одной шестерни передаваться через всю сборку и создавать движение на других шестернях. В некоторых случаях сборка может вращаться вокруг другой оси или даже преобразовываться в линейное движение.
Основной концепцией зубчатых передач является сохранение углового момента. Это произведение как радиуса шестерни, так и скорости, с которой она вращается. Этот импульс почти идеально передается от одной передачи к другой, исключая любые потери из-за трения. Таким образом, большая шестерня, вращающаяся с низкой скоростью, может привести к более быстрому вращению меньшей шестерни.
Более распространенный сценарий в сборках зубчатых колес заключается в том, что входная сила быстро вращает небольшую шестерню. Это переводится в большую шестерню, которая вращается медленно, но все же имеет больший крутящий момент. Этот механизм позволяет зубчатым передачам вращать большие предметы или поднимать тяжелые предметы с небольшим приложением силы.
Это преобразование силы можно оценить, используя передаточное число любой конкретной пары шестерен. Это соотношение, сравнивающее количество зубьев двух шестерен. Например, шестерня с 6 зубьями, вращающая шестерню с 30 зубьями, дает передаточное число 5.
Как мы увидим позже, эти параметры будут играть роль в конструкции шестерни для 3D-печати.
Советы по дизайну зубчатых колес, напечатанных на 3D-принтере
Нейлон — лучший материал
Хотя ничто не мешает вам напечатать шестерни на 3D-принтере из PLA или ABS, мы считаем, что нейлон дает наилучшие результаты. Нейлон прочен и достаточно гибок, чтобы противостоять износу, но при этом обеспечивает хорошую передачу усилия. Он также имеет высокую температуру плавления, чтобы выдерживать деформацию от нагревания из-за трения.
Уникальной чертой нейлона является довольно низкий коэффициент трения. Это важно для пластиковых передач, где найти совместимую смазку может быть довольно сложно. Если вам необходимо использовать смазку, мы рекомендуем использовать смазку на силиконовой основе.
PETG можно назвать одним из лучших материалов для 3D-печати, но мы не рекомендуем его для зубчатых колес. PETG более гибкий, чем ABS или PLA. Это не характеристика, которую мы ищем в этом сценарии. Гибкие материалы плохо передают усилие, что снижает эффективность зубчатой передачи.
Чем больше, тем лучше
Если вы печатали в FDM, то вы, вероятно, уже знакомы с трудностями 3D-печати очень мелких деталей. В начале рекомендуется быть реалистичным в отношении того, чего может достичь ваш 3D-принтер. Не создавайте шестерни с шагом меньше дюйма, чтобы не столкнуться с трудноустранимыми ошибками.
Этот совет применим и к конструкции зубьев шестерен. Разработка шестерни с большим количеством зубьев обеспечивает более плавное вращательное движение, но также потребует 3D-печати меньших зубов. Не все 3D-принтеры могут быть оборудованы для этого. Эта бесплатная модель должна помочь вам определить минимальный размер зубьев шестерни, с которым может работать ваш принтер.
Установка ограничений на количество зубьев шестерни
При проектировании шестерни необходимо определить максимальное и минимальное количество зубьев, которые может обрабатывать ваш 3D-принтер. Эта тестовая модель поможет вам проверить возможности вашего 3D-принтера в диапазоне значений шага от 12 до 48.
Уменьшение количества зубьев и использование более крупных зубьев на шестернях кажется простым решением. Большие зубы прочнее и их легче печатать. Однако они также плохо передают крутящий момент. Если вам нужно, чтобы сборка шестерни была эффективной, вам придется найти хороший баланс между шагом и размером зубьев шестерни.
Установите максимальное передаточное число 1:4
Хороший способ установить ограничение на размер ваших шестерен — установить максимальное передаточное число 1 к 4. Если вам нужно, чтобы ваша сборка имела более высокое передаточное число, мы предлагаем разбить их на несколько меньших шестерни.
Треугольные зубы или эвольвентные зубы?
Самая простая форма зубьев шестерен – треугольник. Пока вы используете треугольники одинакового размера, у вас не должно возникнуть проблем с сопоставлением пар шестерен.Однако треугольники имеют низкую эффективность с точки зрения передачи крутящего момента и, как правило, довольно шумные.
Самой распространенной формой зубчатого колеса является эвольвентный круг. Эвольвентные шестерни немного сложнее спроектировать, но они считаются очень эффективными. Эта исключительная эффективность стала возможной благодаря конструкции эвольвентной шестерни, которая имеет только одну точку контакта между шестернями, когда они вращаются параллельно друг другу.
Печать со сплошным заполнением
Шестерни могут подвергаться сильным механическим нагрузкам во время работы. Это не сулит ничего хорошего для шестерен, напечатанных на 3D-принтере, поскольку они не очень хорошо известны своей долговечностью. Лучшее, что вы можете сделать, — это отсрочить неизбежный износ, напечатав шестерни как можно более надежно.
Включение 100-процентного заполнения придает вашим шестерням дополнительную прочность. Наличие большего количества материала во внутреннем пространстве также снижает деформацию, что приводит к лучшей передаче крутящего момента.
Не делайте зубы идеально делимыми
Может показаться интуитивно понятным проектирование пар шестерен с числом зубьев, кратным друг другу. Например, шестерня с 12 зубьями может сочетаться с другой шестерней с 24 зубьями, создавая идеальное соотношение 1:2.
Однако считается хорошим решением использовать вместо них 25 зубов. 25 может не делиться на 12, но это также означает, что один и тот же набор зубьев не будет встречаться друг с другом при каждом обороте. Это небольшое изменение конструкции существенно замедляет износ зубьев шестерни.
Ожидайте некоторую постобработку
Печать FDM не совсем известна для идеально гладких поверхностей, поэтому вам, вероятно, потребуется выполнить небольшую постобработку напечатанных на 3D-принтере шестерен. Среди задач — сглаживание зубьев шестерни или растачивание центральных отверстий, чтобы они соответствовали вашей сборке. Имейте в виду, что эти шестерни должны плотно прилегать друг к другу как для эффективной передачи нагрузки, так и для предотвращения ускоренного износа.
Самое замечательное в 3D-печатной сборке зубчатых колес то, что вы можете просто распечатать запасные зубчатые колеса по мере необходимости. В отличие от металлических деталей, шестерни, напечатанные на 3D-принтере, достаточно дешевы, чтобы вы не расстраивались, если они не получатся идеальными.
Заключительные мысли
Gears может стать очень интересным проектом для вашего 3D-принтера. Кажущиеся простыми, шестерни значительно выигрывают от высокоточной 3D-печати. Если вы хотите еще больше отточить свои навыки, мы рекомендуем научиться моделировать и проектировать шестерни с нуля.
Если вы не знаете, с чего начать, попробуйте распечатать на 3D-принтере готовые модели, такие как эти две простые сборки зубчатых колес. Обратите внимание на форму зубьев шестерни и на то, как работает передача крутящего момента. Немного потренировавшись, вы сможете создавать гораздо более сложные конструкции зубчатых колес.
Мне нравится погружаться в новейшие и лучшие из развивающихся технологий и смотреть, на что они способны. Мне нравится бегать, когда я не думаю о технике.
Читайте также:
- Окно mfp для проверки FTP-соединения не сохраняется
- Как перевести принтер в режим экономии
- Принтер не будет сканировать без картриджа
- Какие принтеры член группы безопасности имеет право добавлять по умолчанию
- Как подключить принтер hp photosmart 5510 к компьютеру