Pencetakan 3D Gir Fungsi dan Sprocket: Panduan Ultimate

Pencetakan 3D telah bergerak melampaui model sederhana dan ke ranah teknik fungsional.Panduan ini memberikan alur kerja yang lengkap untuk menciptakanKami akan membahas segala sesuatu dari prinsip desain awal dalam CAD untuk pengaturan slicer canggih dan post-processing khusus bahan.Mengikuti langkah-langkah ini akan membantu Anda menghasilkan bagian yang bekerja, bukan hanya bagian yang terlihat bagus.

Mengapa dan Kapan Mencetak Gear atau Sprocket 3D

Pencetakan 3D menawarkan keuntungan unik untuk produksi gigi. Teknologi ini memungkinkan prototipe cepat, memungkinkan insinyur untuk menguji desain dengan cepat.Ini juga menyediakan kustomisasi yang tak tertandingi untuk membuat bagian non-standarUntuk produksi batch kecil, pencetakan 3D adalah alternatif yang hemat biaya untuk mesin tradisional.

Aplikasi utama dan kasus penggunaan

• Rapid Prototyping:Memvalidasi pas dan fungsi sebelum berkomitmen untuk manufaktur mahal.

• Mesin khusus:Membangun gigi untuk rasio transmisi tertentu dalam proyek robotika dan otomatisasi.

• Sistem torsi rendah:Membuat suku cadang untuk perangkat di mana tekanan tinggi tidak menjadi faktor.

Menetapkan Harapan yang Realistis

FDM (Fused Deposition Modeling) bagian dicetak secara inheren anisotropic, yang berarti mereka lebih lemah di sepanjang sumbu Z mereka (garis lapisan).Mereka tidak dapat menyamai kekuatan dan ketahanan haus dari mesin geser logam yang dicetak injeksi atau diolahPanduan ini berfokus pada memaksimalkan kinerja dalam batasan ini.

Prinsip Desain Gear: Membangun Kesuksesan dalam CAD

Perlengkapan yang berfungsi dengan baik dimulai dengan desain yang solid.Tujuannya adalah untuk menciptakan model yang baik secara mekanis yang dioptimalkan untuk proses pencetakan FDM.

Gunakan CAD dengan Gear Generator

Gunakan perangkat lunak CAD profesional seperti Fusion 360, SolidWorks, atau Onshape.Profil gear involuteProfil ini sangat penting untuk transmisi daya yang lancar dan efisien karena gigi gigi bergulir satu sama lain.

Peran Kritis dari Reaksi Marah (Penghapusan)

Reaksi balik adalah pertimbangan desain yang paling penting untuk gigi cetak 3D.Printer 3D memiliki ketidakakuratan dimensi yang melekat. Tanpa celah yang dirancang, gigi gigi yang dicetak akan terlalu ketat dan akan mengikat atau menyambar.

• Tindakan:Dalam model CAD Anda, gunakan offset negatif kecil (misalnya, -0,1mm hingga -0,2mm) pada profil gigi.

Optimasi Kekuatan Struktural

• Tambahkan filet:Tambahkan filet (sudut bulat) ke akar setiap gigi gigi. Sudut tajam menciptakan konsentrasi stres, yang merupakan titik kegagalan yang umum.

• Optimalkan body gear:Untuk gigi besar, tubuh padat adalah pemborosan. Gunakan spokes atau desain berlabuh dengan lubang untuk mengurangi penggunaan bahan dan waktu cetak sambil menjaga kekakuan struktural.

Pemilihan Bahan: Mengimbangi Kinerja dan Kemampuan Mencetak

Pilihan filamen Anda langsung menentukan sifat akhir peralatan tidak ada satu bahan yang sempurna untuk setiap aplikasi keputusan ini melibatkan trade-off antara kekuatan, ketahanan haustoleransi suhu, dan mudah dicetak.

Untuk Prototyping: PLA+ dan PETG

• PLA+ / PLA:Mudah dicetak dengan akurasi dimensi yang tinggi. Ini ideal untuk tes pas awal dan aplikasi beban yang sangat rendah. Namun, ini rapuh dan memiliki suhu defleksi panas yang rendah.

• PETG:PETG adalah titik awal yang baik untuk bagian fungsional yang tidak menghadapi keausan ekstrem.

Untuk penggunaan fungsional: Nylon

Nylon adalah bahan unggul untuk gigi fungsional.Ini memiliki ketahanan yang sangat baik dan koefisien gesekan yang rendah, memberikan sifat pelumasan alami yang secara signifikan mengurangi keausan.

• Catatan kritis:Nylon sangat higroskopis; ia menyerap kelembaban dari udara.haruskeringkan filamen nilon Anda dengan baik sebelum mencetak dan simpan dalam kotak kering untuk mencegah kegagalan cetak dan bagian yang rapuh.

Untuk aplikasi kekuatan tinggi: Komposit diperkuat

Nylon yang diperkuat dengan serat karbon (CF-Nylon)menawarkan kekakuan dan kekuatan yang luar biasa.

• Persyaratan Hardware:Serat karbonnya kasar, cetakan dengan CF-Nylonmembutuhkan muncung baja yang kerasuntuk menghindari keausan cepat dari nozzle kuningan standar.

Pengaturan Slicer: Mengubah Model ke Bagian Kuat

Perangkat lunak pemotong Anda (misalnya, Cura, PrusaSlicer, Simplify3D) menerjemahkan model 3D menjadi instruksi untuk printer.Pengaturan yang tepat sangat penting untuk memaksimalkan kekuatan dan akurasi peralatan Anda.

Orientasi cetak tidak dapat dinegosiasikan

Selalu cetak gigi dan roda gigi datar di tempat cetak.Orientasi ini menyelaraskan lapisan sejajar dengan permukaan gigi gigi. Hal ini memastikan bahwa kekuatan geser pada gigi gigi gigi bekerja terhadap helai filamen yang terus menerus,tidak melawan ikatan lapisan-ke-lapisan yang lebih lemah.

Ketebalan Dinding Adalah Kunci Kekuatan

MeningkatkanJumlah dinding/perimeterjumlah yang lebih tinggi memastikan seluruh gigi terdiri dari perimeter padat, bukan pengisi yang lemah.

• Rekomendasi:Atur jumlah dinding ke 4-6 perimeter.

Pengaturan yang Baik untuk Akurasi dan Pengisian

• Ketinggian lapisan:Gunakan ketinggian lapisan yang lebih kecil (misalnya, 0,1 mm - 0,15 mm).

• Kecepatan cetak:Mengurangi kecepatan cetak, terutama untuk dinding luar.

• Isi:Gunakan kepadatan isian yang tinggi (50-100%) dengan pola yang kuat seperti Grid, Cubic, atau Gyroid.

Pengolahan Belakangan: Dari Cetakan mentah ke Bagian Selesai

Cetakan mentah jarang merupakan bagian yang selesai. Langkah-langkah pasca-pemrosesan diperlukan untuk memastikan pas, akhir, dan kinerja yang tepat.

Pembersihan Dasar dan Keakuratan Dimensi

Pertama, lepaskan material pendukung, tepi, atau artefak pencetakan.pengeboran atau reameruntuk membawa lubang ke diameter target yang tepat untuk pas sempurna pada poros atau poros.

Pelumasan untuk Umur Panjang

Pelumasan sangat penting untuk semua gigi fungsional.Menggunakan pelumas yang aman untuk plastik, seperti pelumas lithium putih atau silikon.

Lanjutan: Penggilingan Untuk Kekuatan Ultimate

Untuk bahan seperti nilon, penggilingan dapat meningkatkan kinerja secara signifikan. Proses ini melibatkan pemanasan bagian dalam oven di bawah titik leburnya dan kemudian membiarkannya mendingin perlahan.Penggilingan meringankan ketegangan internal dari proses pencetakan dan meningkatkan kristalinitas polimer, menghasilkan bagian yang lebih kuat dan keras dengan adhesi lapisan yang lebih baik.

Pengujian, Iterasi, dan Pemecahan Masalah

Cetakan pertama Anda mungkin tidak sempurna. kekuatan pencetakan 3D terletak pada iterasi yang cepat. uji bagian Anda dan gunakan kegagalan sebagai peluang belajar.

Kesimpulan: Aturan Emas Mesin Pencetak 3D

Untuk berhasil mencetak gigi dan roda gigi fungsional 3D adalah proses yang sistematis.Anda dapat membuat komponen mekanik yang kuat yang disesuaikan dengan kebutuhan proyek Anda.

Ingat empat aturan emas ini:

1. Desain dengan Backlash:Selalu tambahkan clearance dalam model CAD Anda.

2. Cetak datar dengan dinding tebal:Orientasi bagian datar di tempat tidur dan gunakan 4+ perimeter.

3. Pilih Bahan yang Tepat:Gunakan nilon untuk bagian yang fungsional dan tahan aus.

4. Selalu Lubricate:Sebilangan kecil lemak secara dramatis memperpanjang umur layanan.

Jika proyek Anda menuntut kinerja di luar yang dapat ditawarkan polimer, pertimbangkan layanan manufaktur profesional yang menyediakan pencetakan 3D logam untuk hasil kelas industri.