Печать шестерёнок на 3D принтере

Подписаться на 3Dtoday
3D-cxema
Идет загрузка
Загрузка
09.08.17
4317
37
печатает на Ultimaker 2+
3D-печать
27
Шестеренки сегодня встречаются повсеместно, в основном в бытовой технике и цифровой технике, а также в инструментах, промышленных приборах и устройствах.

По конструкции шестерни делятся на следующие категории:

- прямозубые шестерни
- косозубые шестерни
- шевронные колёса
- шестерни с внутренним зацеплением
- винтовые шестерни
- секторные шестерни
- шестерни с круговыми зубьями
- конические шестерни
- зубчатые рейки
- звездочки
- коронные шестерни

Половина этих шестеренок производится из различных видов пластмассы и пригодны для печати на 3D принтере.

Печать шестеренки на 3D принтере делится на 3 основных этапа:
1. Моделирование.
2. Печать.
3. Постобработка.

Моделирование шестерни.

Непростой этап и, пожалуй, самый сложный.
Не удивляйтесь, если переделав модель 5 раз, Вы не получили результата. Здесь очень много нюансов. Для начала нужно очень точно снять размеры шестерни, даже небольшое отклонение в 0,1 мм может сыграть роль. В многоярусных шестеренках учесть расположение зубьев разных ярусов относительно друг друга. По возможности упростить конструкцию и сделать её прочнее, а именно: в промышленном производстве очень часто для экономии делают множественные углубления. В большинстве случаев они не нужны и только усложняют печать и постобработку.
7994d7fd5b7b63a2d6c72371c9553c55.jpg
203c22316eecc197c2db369db5f663b1.jpg
При печати многоярусных шестеренок по возможности надо делить шестеренку на части и печатать раздельно, а потом состыковывать и склеивать,
171297e54696721b8013b4d7c375a38f.JPG
иначе в местах соединения ярусов пластик может расслоиться.
db21d8392d3f412d5bf336c1421eb643.JPG
69fd66f0af4d87b5cf0c7175bab58ffb.JPG
Печать
Печать шестеренки - это испытание на стойкость.
Начать надо с выбора материала для печати. Предложений плотного пластика на рынке достаточно много. Надо выбирать пластик с низким коэффициентом истираемости. Мы используем Relax и Nylon, на практике данные материалы показали себя с положительной стороны. Есть у них и минусы, но об этом чуть ниже.
Не забывайте про усадку материала, как правило, процент усадки указывают производители пластика. Для большей точности можно самому измерить эту величину. Распечатать кубик с точными размерами 20х20мм и после печати замерить его штангенциркулем, только не используйте дешёвые китайские пластиковые электронные штангенциркули, они дают большую погрешность, лучше брать металлический штангенциркуль с погрешностью 0,01 мм. Исходя из размеров отпечатанного изделия, можно высчитать усадку материала в процентах и добавить к изделию при печати.
Стол необходимо точно выровнять, небольшое отклонение может дать ошибку в размерах печати шестерни, критическую для её работы.
4e210aa06572df10844e67242428e649.JPG
Для адгезии материала лучше всего использовать растворенный в ацетоне ABS. Только сделать его жидким и нанести тонким слоем на стекло. Толстый слой может перекосить шестерню и результат будет плохим. В тоже время отрыв детали тоже неприятная ситуация, особенно если оставили без присмотра и получилось такой итог работы.
9c0710caeea85a0a62e166dea93e9577.JPG
Также возможно небольшое отслоение, которое также испортит деталь.
0af6d0a670610585ef948f5f2f3acabc.JPG
При использовании раствора ABS отрывов от стола не наблюдалось.
Также очень важны настройки печати шестерни, а именно охлаждение и расстояние между поддержками.
На данном фото видна разница между двумя напечатанными шестеренками: с левой стороны охлаждение включено, с правой выключено.
У каждого 3D принтера свои настройки охлаждения, регулируются опытным путём.
00f7654d3551161a7ba583d567931fd8.JPG
Расстояние между поддержками надо делать минимальным, это важно при печати нависающей основной шестерни. Чтобы не получилось вот так.
1b5f2d0197cdbde5786599084da706dc.JPG
Вот немного фотографий из наших принтеров:
8076c2e64cd8432ecec1f7bbfd0721da.JPG
a7544f61a40ff2335ed098a677e87e6b.JPG
3cc6d5d475245e646751985993e475b9.JPG
0629c2db2ac44a7956122a0ad51352b2.JPG
fd4e64828ad5f9587a1600db4521f685.JPG
245ad34215f3106ac464f2b334b9ba10.JPG
2c95c0c0b50dca138186e83fda5b3249.JPG
И даже при всех предварительных расчётах до выведения идеального G-кода приходится экспериментировать.

Постобработка

Ну, здесь всё понятно: подрезаем, подтачиваем. Мы для большой прочности погружаем шестерню в дихлорэтан на 5-10 секунд, он дает большую прочность шестерне, проникая в мелкие щели, проклеивая их, но это не обязательно, всё зависит от конструкции шестерни.

Вот примеры наших работ:
323880caee21e2b521bf4d5dc0f9ca92.JPG
27c5b6f7f2b61ebdf9af386c478be94e.JPG
PREVIEW
566f03a0a2e1eecbbe90aa851c9fab97.jpg
e8efb3304ac1cc8548289e7feab4b33e.jpg
bc88222b3547952f97ee78ab2d587ebe.JPG
7bbd74bc40e88c9124842eb19d293683.JPG
Подписаться на 3Dtoday
27
Комментарии к статье

Комментарии

9 Авг 14:04
0
спасибо, интересно было почитать
9 Авг 14:11
0
пожалуйста, старались.
9 Авг 14:48
3
Склеивать шестеренки :) Интересный подход.
9 Авг 14:59
1
Склеиваются не плоскости. Шестерёнки плотно вставляются друг в друга, а перед этим место соединения мажем дихлорэтаном, для усиления. Получается намертво.
9 Авг 17:58
3
Вообщем по моей практике никакая склейка не родня спайке слоев. Все равно ту болванку что вы распечатали и вклеивали - она просто напечатана и область пересечения слоев одинакова, что при целой шестерне, что отдельно. Возможно, удобнее смазывать с боков дихлорэтаном и это есть причина большей надежности.... но надо тестить конечно. Способ интересный, имеет место жить. Спасибо!
9 Авг 14:54
1
А чем нейлон клеите?
9 Авг 15:00
1
Нейлоном растворенном в дихлорэтане.
9 Авг 16:54
2
???
Разрыв шаблона.
9 Авг 14:58
0
Для шестерен из ABS справедливая статья. Только не надо из АБС делать шестерни. :D Есть более стойкие материалы. :D
9 Авг 15:02
1
Статья про шестерни сделанные из Relax и Nylon. Из ABS шестерни делать бессмысленно они быстро сотрутся.
9 Авг 15:22
0
Статья про шестерни сделанные из Relax и Nylon
Нейлон и PETG растворяются в дихлорэтане?
9 Авг 15:55
0
На фотографиях в посте все шестеренки напечатаны из Relax, чтобы не было путаницы.
9 Авг 16:09
0
Меня просто зацепил вот этот момент.

При печати многоярусных шестеренок по возможности надо делить шестеренку на части и печатать раздельно, а потом состыковывать и склеивать,
Сначала не понял, что статья несколько шире. Сорри. Про целые шестерни вопросов нет.
9 Авг 15:49
0
Нейлон растворяется но долго, PETG не пробовал, но можно поэкспериментировать.
9 Авг 16:24
2
Нейлон не растворяется в дихлорэтане, ни быстро, ни долго, ни как! Если ваш нейлон растворяется в дихлорэтане, то у вас не правильный нейлон.
Вот, например, правильный нейлон

a24953e43bbfc4edbdb552462159ad38.jpg
9 Авг 16:26
0
Нейлон не растворяется в дихлорэтане, ни быстро, ни долго, ни как! Если ваш нейлон растворяется в дихлорэтане, то у вас не правильный нейлон.
вот я тоже, как то , удивился этому моменту.
9 Авг 17:03
0
Спасибо за такую активность, в споре рождается истина. Ещё раз повторюсь на фото шестерни не из нейлона, а из Relax. Как выглядит нейлон знаю, поставим ещё раз эксперимент и проверим, как раз в заказе новая партия пластика.
10 Авг 12:36
1
Я видел ваш комментарий, что шестерни были напечатаны Релаксом. Но вы так же черным по белому написали:

Нейлон растворяется но долго

Поэтому я вас и поправил.
Кстати, если верить сайту производителя, то Релакс это и есть PETG. Ох уж эти их кодовые названия, просто "убивают" и наводят смуту. Почему бы просто не писать PETG, SBS и т.д.
Я как то отливал дихлорэтан из его родной полиэтиленовой бутылки в обычную ПЭТ бутылку 0,5л и через, примерно, месяц обнаружил, что ПЭТ бутылка начала сжиматься от пробки к низу, до поверхности жидкости. Поэтому могу предположить, что как раз PETG может растворяться или деградировать в дихлорэтане, но в течении очень длительного промежутка времени.
10 Авг 13:08
1
Я на замечания реагирую абсолютно положительно, меня конечно же интересует истина, а не бутафория. Мы ещё конечно не супер профессионалы и есть куда двигаться,все замечания, которые позволят улучшить результат примем к сведению и будем использовать на практике. Нейлон заказали другую партию, я поставлю с ним опыты и напишу отдельный пост. С нейлоном пока нет хорошего практического опыта, а вот с релаксом есть, много изделий уже изготовили из него.
9 Авг 17:08
1
Я закупил партию дихлорэтана - бутылочки по 50 мл и весь пластик, который приходит погружаю в отдельную бутылочку. Такие растворы очень часто помогают в ремонте некоторых деталей и для склейки, очень удобно иметь под рукой растворенные пластики различных цветов.
9 Авг 17:41
0
По поводу склейки шестерней. На фото распечатанная версия шестерни разделенная на 2 части

f2fa9ff2f597c61d2d2446d54e6f1ffc.JPG


Диаметр отверстия в широкой шестерне подобран под ширину узкой части. После печати мажем дихлорэтаном место состыковки и стыкуем.
Вот это уже шестерня состыкованная
c0b4d222d06462be2047de17a4f6855a.JPG

Данная методика родилась на практике, данная шестерня изготавливалась для редуктора кофе машины сименс и узкая часть шестерни всё время отламывалась. Был проработан такой вариант и чудо свершилось, редуктор заработал и уже работает примерно 3 месяца.
Вот кстати и редуктор.

d5789fb8b1e561a4de53f9a9aed00104.jpg

Все изготовленные детали испытываются на практике и не являются бутафорией.
9 Авг 20:03
0
При печати многоярусных шестеренок по возможности надо делить шестеренку на части и печатать раздельно, а потом состыковывать и склеивать,
При моделировании многоярусных шестеренок может целесообразно ось и посадочное отверстие делать шестигранным - для материалов не соединяемых диффузией (типа дихлорэтана для ABS) возможно будет более прочным такое решение???
9 Авг 20:14
0
да такой вариант тоже прорабатывался, решили сначала попробовать цилиндр, так как легче соблюсти соосность обоих ярусов, то есть правильно расположить зубья относительно друг друга. Да и крепость соединения цилиндра напечатанного поверх шестигранника слабее, чем цилиндр напечатанный от стола.
9 Авг 22:22
0
Спасибо, очень годная статья! Очень актуальная для меня на данный момент. Только что смоделил шестерню для печати и готовлюсь осваивать Нейлон.
9d1000bedd3803442c62c1116262b8d2.JPG


У меня к вам вопрос, как вы впрессовываете металлический вал? И каким материалом оптимальнее напечатать поддержки для нейлона (у меня 2 сопла)?
10 Авг 11:09
0
У нас к сожалению все принтеры с одним соплом, поэтому не подскажу по данному вопросу. Металлические части в пластик вставляются достаточно не сложно, главное подогнать модель под размеры вала вплотную, если согласно конструкции шестерни необходимо чтобы вал сидел мертво, то делаем отверстие меньше на 0,05-0,1 мм, а метал кладём в морозильник на пару часов потом вставляем. Но мне лично не попадались пластиковые шестерни, в которые необходимо намертво впрессовывать вал, достаточно его плотно вставить.
9 Авг 22:50
1
Неплохая статья.
Если что, нейлон растворяется в муравьиной кислоте :)
Также ПЕТГ растворяется и в дихлорметане, но медленно.
10 Авг 10:31
0
спасибо за информацию
10 Авг 09:52
1
Я, конечно, дико извиняюсь, но как-то режет глаз

Для начала нужно очень точно снять размеры шестерни, даже небольшое отклонение в 0,1 мм может сыграть роль.
Человеки придумали для этого модуль, вредные человеки - питч. И всё строится просто http://www.swlesson-mpl.ru/index.php/home/177
10 Авг 10:57
0
На словах всегда всё просто. На практике кучу нюансов, тот кто не для серванта распечатал шестерню, а печатает для практического использования, тот поймёт всю важность параметров замеров. Модули и заготовки это здорово, но есть шестеренки во многой китайской бытовой техники, которые не соответствуют стандартам.
10 Авг 11:14
0
Пропущена тема печати некруглых зубчатых колес.
11 Авг 05:11
1
лучше брать металлический штангенциркуль с погрешностью 0,01 мм
знаю есть штангели с точностью 0.05 мм, а вот 0.01 это какие? цифровой (вероятно китайский) не предлагать, если он не поверен. имхо, не требуется пластиковой шестерне точность в сотку. тем более точность печати хорошо если десятка.
11 Авг 10:55
0
Примерно так выглядят, никакой электроники...
11 Авг 11:48
0
а ведь и правда. видел такие на картинках и забыл.
11 Авг 11:07
0
Это, как я понимаю, гибрид штангеля с часовым индикатором.
11 Авг 08:25
0
Печатаю шестерни нейлоном Taulman 910. По слоям не разорвать, очень прочный и твердый нейлон.
11 Авг 15:49
0
а где заказываете его?
11 Авг 19:58
0
Через магазин DNS, доставка до магазина бесплатная у них. Еще Bridge неплохой нейлон, тоже по слоям не разорвать, но он помягче немного будет.
Кстати в 3ДВСЕМ можно купить, там дешевле немного даже.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Камчатский кукольный театр планирует приобрести 3D-принтер

Большая белая акула

Готовимся к Хэллоуину

Anet A6 в серверном шкафу.

3Dtoday за 60 секунд от 23 октября

Японские строительные компании интересуются специализированными 3D-принтерами