Ролики для посудомоечной машины Gorenje и аналогов из Полиамида PA6

Всем доброго дня.

Случилась оказия, на посудомоечной машине, один за другим, начали рассыпаться ролики, на которых катается верхняя корзина. Обнаружилось это банально, однажды корзина чуть не выпала из машинки, когда я доставал из нее посуду. Что характерно, все ролики ломаются одинаково и в одном и том же месте, сломанный ролик выглядит следующим образом:

А целый ролик выглядит вот так, видно, что ломается в самом тонком месте, на стыке:

Погуглив, сколько стоит один ролик (для примера то что нашел на озоне: тыц, тыц) или комплект таковых (опять же, для примера: 4 штуки и 6 штук), удивился и решил, что сделаю такие сам, тем более что клипса-фиксатор в моем случае остается штатная.

В конце будут ссылки на файлы деталей ролика в форматах .STL и .STEP, если кому-то понадобится распечатать себе аналогичный.

PLA и PETG из-за малого порога температуры для деформации не подходят для использования в посудомойке, а ABS-ом в силу его особенностей процесса печати я не имею возможности и желания печатать, хотя и понимаю, что материал сам по себе хороший. На тот момент у меня как раз приехала катушка ПА6 (PA6), которую я брал чтобы при возможности освоить печать этим материалом. Полиамид хоть и считается весьма капризным в печати, но не имеет во время неприятного запаха и ничего вредного не выделяет и, насколько мне известно, вполне подходит для применения в подобных устройствах.

Сняв мерки с одного из целых роликов, посмотрел рекомендуемые параметры печати от производителя пластика (брал тут, не реклама, но может кому-то пригодится) и начал экспериментировать. Все же, это был мой первый опыт печати ПА6, до этого я печатал только PLA и PETG.

Поначалу вычитал где-то, что можно неплохо печатать ПА6 на рафте, попробовал, модель конечно в итоге получилась, в общем и целом, рабочая - но кривая, рафт очень плохо отделяется и нижняя грань модели. Также в процессе быстро стало понятно, что нависания для ПА6 на данный момент это явно не мой случай, как и поддержки, вот как выглядела первая деталь, которую я счел подходящей для теста:

И вот так она выглядела уже в посудомойке:

Попробовав еще несколько раз попечатать с поддержками, поняв, что они также очень плохо отделяются, если их много и все равно не позволяют сохранить геометрию в нормальном виде, я оставил эту идею и решил разделить ролик на две части, чтобы избежать лишних сложностей во время печати. Я сделал одну часть ролика основой, на которую садится вторая и поджимается штатной клипсой, которая не дает потом сборочной единице стать отдельными деталями. Осталось только одно место, где используется немного поддержки в основной детали, но там минимальная площадь соприкосновения из-за ступеньки, которая нужна чтобы клипсе было за что зацепиться.

Вот так выглядит сборка если смотреть на нее в сечении:

А вот так напечатанные детали:

При отделении остатков брима шабером, подтвердил для себя (напоминаю, что я ранее печатал только PLA и PETG), что ПА6 очень неплохо режется, что хорошо для постобработки. Но что не менее хорошо, обычным канцелярским или кухонным ножом случайно повредить напечатанные детали тоже будет непросто.

В принципе, штатная клипса удерживает детали от расхождения, но мне захотелось сделать его чуть менее свободным, поэтому я добавил небольшую трехзаходную резьбу, которая, в теории, учитывая гигроскопичность ПА6 и то что ролики будут находиться в посудомоечной машине все время, должна потом обеспечить некоторое стопорение деталей относительно друг друга уже в том положении, в котором деталь встанет уже под весом корзины во время эксплуатации.

Итоговая сборка выглядит следующим образом:

И в напечатанном виде:

Постобработке я еще учусь, поэтому края могут выглядеть кривовато.

Итогом стал ролик, который отлично встает на место оригинального и без каких-либо нареканий отработал уже полтора месяца на момент публикации статьи. После получения нормального качества печати я напечатал себе комплект из 6 роликов на случай, если придется поменять все ролики верхней корзины посудомойки, но пока что понадобилось только 2 ролика, остальные сложены в ЗИПы к бытовой технике.

Один из самых важных моментов, ради которого это все пожалуй и затевалось – экономия денег. Если опустить время на освоение материала и моделирование ролика до конечного вида, то с учетом стоимости электроэнергии и филамента стоимость комплекта из 6 сборных роликов получилась ровно 90 рублей с округлением в плюс, что всяко меньше чем 300р+, которые хотят на Озоне. При этом на комплект нужно 32.5 грамма филамента, из которых примерно 1,5 уйдет на брим.

В процессе я вывел для себя основные моменты, которые помогли мне получить удовлетворивший меня результат:

1. Очевидное, пожалуй для всех – перед печатью надо пластик сушить, я сушил рекомендованные 6 часов, но помимо этого во время печати также не останавливал сушку. Сушил в сушике креалити с профилем сушки под полиамид;

2. Необходимо избегать, по возможности, нависаний, или делать их менее крутыми;

3. Поддержки желательно размещать таким образом, чтобы их было просто убрать или следы от удаления не влияли на функциональность и внешний вид детали;

4. Толщина слоя или адаптивная, или 0.12, я остановился на последнем варианте;

5. Температура сопла 290, стола 100, для стола рекомендуют 105, но на К1С стол по умолчанию греется только до 100, а как разблокировать максимум в 115, который указан в настройках, я пока не знаю:);

6. Использовал комплектный клей для лучшей адгезии, так при столе нагретом до 100 градусов деталь все равно оторвется. Но понятное дело, что каждый в итоге будет использовать тот способ улучшения адгезии, который ему больше подходит;

7. Брим обязателен как минимум для деталей такого размера (диаметр ролика 30мм), я использовал только внешний, так как не был уверен, что не будет проблем с тем, чтобы более менее нормально убрать внутренний;

8. Скорость печати контуров на первом слое 50 мм/с, заполнения 60 мм/с. Остальные слои скорость печати внешних контуров 60 мм/с, внутренних 80 мм/с, заполнение 70 мм/с. Максимальный объемный расход

9. Плотность заполнения 25% - сетка, но возможно более оптимально было бы использовать гироид и меньшую, 15-20%, плотность для экономии материала;

10. 3 периметра для деталей такого размера и назначения более чем достаточно при стоковом сопле 0,4 мм, верхнюю и нижнюю поверхности крайне желательно сделать аналогичной толщины, поэтому я оставил 10 слоев при толщине слоя 0,12.

11. Я использовал ступенчатый шов (Scarf seam) на всю длину стенки (Scarf around entire wall) не только для внешних, но и внутренних стенок (Scarf joint for inner walls) с параметром шагов, пропорциональным толщине слоя. В моем случае толщина слоя была 0,12 мм, и шагов было 12.

12. Я принимал во внимание, что усадка ПА6 может быть 1-2%, и в слайсере масштабировал модель по осям X и Y на 1,5%. Также может быть небольшая ошибка при экспорте моделей в формат .STL, в зависимости от настроек разрешения экспорта, поэтому нужно предварительно посмотреть, чтобы стороны моделей по осям X и Y были равны диаметру ролика 30мм. У меня было такое, что ролик по X был равен диаметру, а по Y размер был 29.99. Возможно, что это ни на что не влияет, но я все равно сначала выровнял это значение до значения диаметра, и уже потом прибавил в процентном соотношении 1,5%. Выглядело это так :

Ниже ссылки на модель ролика, если кто-то решит воспользоваться ими:

https://3dtoday.ru/3d-models/for-home/kitchen/roliki-dlya-posudomoecnoi-masiny-gorenje-i-analogov-iz-poliamida-pa6

https://www.printables.com/model/1081649-roller-for-dishwasher-gorenje