3D-geprinte functionele tandwielen en kettingwielen: De ultieme gids

Het 3D-printen is verder gegaan dan eenvoudige modellen en in het domein van functionele techniek.Deze gids biedt een volledige workflow voor het creëren van duurzameWe zullen alles behandelen, van de eerste ontwerpprincipes in CAD tot geavanceerde slicerinstellingen en materiaal-specifieke naverwerking.Als u deze stappen volgt, kunt u onderdelen maken die werken.Niet alleen de stukjes die er goed uitzien.

Waarom en wanneer een tandwiel of tandwiel in 3D afdrukken

3D-printen biedt unieke voordelen voor de productie van versnellingen.Het biedt ook ongeëvenaarde aanpassing voor het maken van niet-standaard onderdelenVoor de productie van kleine partijen is 3D-printen een kosteneffectief alternatief voor traditionele bewerking.

Belangrijkste toepassingen en gebruiksgevallen

• Rapid Prototyping:Bevestig de pasvorm en functie voordat u zich verbindt tot dure productie.

• Aanpassingsmachines:Het bouwen van tandwielen voor specifieke transmissieverhoudingen in robotica- en automatiseringsprojecten.

• Systemen met een laag koppel:Creëer vervangende onderdelen voor apparaten waarbij hoge spanningen geen factor zijn.

Realistische verwachtingen stellen

Het is cruciaal om de beperkingen te begrijpen. FDM (Fused Deposition Modeling) gedrukte onderdelen zijn inherent anisotrope, wat betekent dat ze zwakker zijn langs hun Z-as (laaglijnen).Ze kunnen niet overeenkomen met de sterkte en slijtvastheid van metalen spuitgiet- of bewerkte tandwielenDeze gids richt zich op het maximaliseren van de prestaties binnen deze beperkingen.

Beginselen voor het ontwerpen van versnellingen: succes in CAD opbouwen

Een succesvol werkend apparaat begint met een solide vormgeving.Het doel is om een mechanisch goed model te maken dat is geoptimaliseerd voor het FDM-printproces.

Gebruik CAD met versnellingsgeneratoren

Gebruik professionele CAD-software zoals Fusion 360, SolidWorks of Onshape.involute tandwielprofielDit profiel is essentieel voor een soepele en efficiënte krachtoverdracht wanneer de tandwielen van elkaar afrollen.

De kritieke rol van een negatieve reactie

De terugslag is de belangrijkste ontwerpoverweging voor 3D-geprinte tandwielen.3D-printers hebben inherente dimensionale onnauwkeurigheden.

• Actie:In uw CAD-model moet u een kleine negatieve verschuiving (bv. -0,1 mm tot -0,2 mm) aanbrengen op het tandprofiel.

Optimalisatie van de structurele sterkte

• Filetten toevoegen:Het gebruik van fillets (afgeronde hoeken) aan de wortel van elke tand van de tandwiel.

• Optimaliseer de versnellingsbak:Voor grote tandwielen is een solide carrosserie verspilling. Gebruik spaken of een webbed-ontwerp met gaten om het materiaalverbruik en de druktijd te verminderen terwijl de structurele stijfheid wordt gehandhaafd.

Materiaalkeuze: balans tussen prestaties en drukbaarheid

De keuze van de filamenten bepaalt direct de uiteindelijke eigenschappen van het apparaat.Temperatuurtolerantie, en gemakkelijk te drukken.

Voor prototyping: PLA+ en PETG

• PLA+ / PLA:Het is gemakkelijk te printen met een hoge dimensionale nauwkeurigheid. Het is ideaal voor eerste pastoetests en toepassingen met een zeer lage belasting. Het is echter broos en heeft een lage warmteafwijkingstemperatuur.

• PETG:PETG biedt een betere taaiheid en chemische weerstand dan PLA. PETG is een goed beginpunt voor functionele onderdelen die niet te lijden extreme slijtage.

Voor functioneel gebruik: Nylon

Nylon is het superieure materiaal voor functionele tandwielen.Het heeft een uitstekende taaiheid en een lage wrijvingscoëfficiënt en biedt natuurlijke zelfglijende eigenschappen die slijtage aanzienlijk verminderen.

• Critische opmerking:Nylon is zeer hygroscopisch; het absorbeert vocht uit de lucht.moetdroog uw nylonfilament grondig uit voordat u het afdrukt en bewaar het in een droge doos om te voorkomen dat het niet kan worden afgedrukt en dat de onderdelen broos raken.

Voor toepassingen met een hoge sterkte: versterkte composieten

met een gewicht van niet meer dan 10 kgHet biedt uitzonderlijke stijfheid en sterkte en is geschikt voor toepassingen met hoge spanningen waarbij stijfheid van het grootste belang is.

• Hardwarevereiste:De koolstofvezels zijn slijpstoffen.vereist een geharde stalen spuitstukom snelle slijtage van standaard messingstukken te voorkomen.

Slicer-instellingen: Een model omzetten in een sterk onderdeel

Uw slicersoftware (bijv. Cura, PrusaSlicer, Simplify3D) vertaalt het 3D-model in instructies voor de printer.De juiste instellingen zijn cruciaal om de sterkte en nauwkeurigheid van uw uitrusting te maximaliseren.

De afdrukken zijn niet onderhandelbaar.

Print altijd tandwielen en tandwielen vlak op het printbed.Deze oriëntatie brengt de lagen parallel aan de oppervlakte van het tandwiel in lijn en zorgt ervoor dat de scheerkrachten op de tandwielen tegen de ononderbroken filamenten werken.niet tegen de zwakkere laag-op-laag bindingen.

De dikte van de muur is de sleutel tot kracht

Verhoging van deaantal muren/omtrekEen hoger aantal zorgt ervoor dat de hele tand bestaat uit solide omtrekken, in plaats van zwakke vulstof.

• Aanbeveling:Zet het aantal muren op 4-6 perimeter.

Fijn afstemmen voor nauwkeurigheid en vullen

• Hoogte van de laag:Gebruik een kleinere laaghoogte (bijv. 0,1 mm - 0,15 mm).

• Druksnelheid:Verminder de druksnelheid, vooral voor buitenwanden.

• Invulling:Gebruik een hoge vuldichtheid (50-100%) met een sterk patroon zoals Grid, Cubic of Gyroid.

Nabewerking: van een ruwe afdruk tot een afgewerkt onderdeel

Een ruwe afdruk is zelden een afgewerkt onderdeel.

Basis schoonmaak en dimensie nauwkeurigheid

Eerst verwijder alle dragermateriaal, randen of drukwerkstukken.een borrel of een boormachineom de boor naar de precieze doeldiameter te brengen voor een perfecte pasvorm op de as of as.

Glijmiddel voor een lange levensduur

Het smeeren is essentieel voor alle functionele tandwielen.Het vermindert de wrijving en slijtage drastisch en verlengt de levensduur van het onderdeel.

Geavanceerd: Glijden voor ultieme kracht

Voor materialen als nylon kan gluren de prestaties aanzienlijk verbeteren.Het verhitten van de polymeren verlicht de interne spanningen van het drukproces en verhoogt de kristalliniteit van het polymeer, wat resulteert in een sterker, taaier onderdeel met een betere laaghechting.

Testen, herhalen en probleemoplossen

De kracht van 3D-printen ligt in snelle iteratie. Test je onderdelen en gebruik mislukkingen als leermogelijkheden.

Conclusie: De gouden regels van 3D-printers

Een succesvol 3D-printen van functionele tandwielen en tandwielen is een systematisch proces. Het vereist aandacht voor detail in elk stadium.u kunt robuuste mechanische componenten maken die zijn afgestemd op de behoeften van uw project.

Onthoud deze vier gouden regels:

1. Ontwerp met terugslag:Voeg altijd ruimte toe in je CAD-model.

2. Flat print met dikke wanden:Richt de onderdelen plat op het bed en gebruik 4+ perimeters.

3. Kies het juiste materiaal:Gebruik nylon voor functionele, slijtvast onderdelen.

4. Altijd smeren:Een kleine hoeveelheid vet verlengt de levensduur.

Als uw project meer prestaties vereist dan wat polymeren kunnen bieden, overweeg dan professionele productiediensten die metalen 3D-printen leveren voor industriële resultaten.