Печатаю гусеницу

Маленькая заметка о желаниях и возможностях.

Возвращаясь к вопросу о том, что меня побудило заняться "пластмассовым танкостроением", я однозначно называю одно слово: гусеницы. Это странно, но это так. До этого я около года ковырялся в браслетах для часов, сделал их около 20 штук и в один из дней понял, что таким же образом, как и браслеты, можно делать гусеницы для моделей танков и это открыло мне новые горизонты.

Как я уже писал в первой записи цикла о танчике-бэтээрчике, создание 3Д-модели танка я начал с создания модели его гусеницы. Однако, накосячив с прототипом трака гусеницы и фактически сделав мартышкину работу, я успокоился, поняв, что создание гусеницы принципиально возможно, а имеющийся опыт укрепил меня в этом моем мнении. Отложив создание гусеницы напоследок, как занятие рутинное, я занялся тем, чем никогда ранее не занимался, т.е. остальным танком, поскольку во всем этом остальном было несколько моментов, имевших возможность стать нерешаемыми в принципе. Какой смысл проектировать гусеницу, если я не в силах спроектировать бронекорпус, например?

Как мы уже обсуждали с коллегами Iki4i и PerAspera, адаптация 3Д-модели под возможности печати есть процесс неминуемый и в некоторых случаях может привести к отказу от печати на конкретном устройстве. Пришлось и мне адаптировать гусеницу, однако.

Первоначальный профиль гусеничного трака был такой:

Места шарниров я отметил красным цветом.

Исходя из моего практического опыта печати закрытых шарниров из PET-G, минимальный диаметр пальца  должен быть 1.5 мм, минимальный диаметр втулки - 1.9 мм. Длина шарнира при этом может лежать в пределах 16-30 мм.

Когда я посчитал толщину стенок втулок шарниров, оказалось, что она составляет всего 0.2-0.3 мм. Стало понятно, что ширина печатного слоя в самом узком месте будет равна диаметру сопла, т.е. это единичная стенка. Прочность такой втулки будет никакой. Следовательно, необходимо как-то увеличить ширину слоя. Задачу я решил изменением внешней формы шарниров и теперь профиль трака выглядит так:

Соответственно увеличилась и ширина грунтозацепов, но заметить это можно только тщательно сравнив фотографию реального трака с его 3Д-моделью.

Толщина стенки, т.е. ширина печатного слоя, в самом узком месте возросла до 0.8-0.9 мм, а это уже не одна, а 4 линии экструзии.

Также пришлось увеличить толщину стенок гребней с 0.5 до 0.8 мм.

Пришлось поэкспериментировать и с технологией печати. Первоначально я попробовал отпечатать гусянку так:

Для того, чтобы получить точные вертикали и горизонтали, я обычно применяю дополнительные поверхности, которые в своей практике называю опалубкой. После печати опалубка вырезается и выламывается. По сути опалубка является поддержками, расставленными врукопашную. Кроме того опалубка помогает создать дополнительную площадь для надежной адгезии. Здесь опалубка показана на разрезе:

Эксперимент показал, что выламывать и вырезать эту опалубку даже на одном траке - очень долго и муторно. А всего траков - 76 на борт. Вот как выглядит не до конца обработанный трак, однако и этого мне хватило для того, чтобы забраковать этот способ изготовления:

Тогда я попробовал перевернуть трак гребнями вниз и отпечатать с поддержками, но возникли проблемы с аэродинамикой. Гребни не получали достаточного охлаждения и их коробило.

Положение траков на столе принтера гребнями вниз:

Вот как выглядит результат печати: грунтозацепы получились великолепно, а гребни перекошены и оплыли.

Еще одно решение: разрезать трак вдоль и печатать трак с шарнирами отдельно, а гребни отдельно. После печати склеить траки с гребнями:

Склейка должна производиться на дихлорметан, т.к. посадочные места, ввиду малых габаритов, создать невозможно и склеиваемые части необходимо выравнивать друг относительно друга. Суперклей что-либо подравнять не даст.

В целом технология довольно муторная, но в разы менее затратная, чем описанные ранее, зато качество поверхностей великолепное, + рабочий шарнир. Честно говоря, я не знаю что лучше: склеивать уже соединенные при печати траки, или нарезАть стальные шпильки одинаковой длины, а потом соединять ими отдельные траки, по 76 на борт )) Но: цельные отдельные траки печатью получить не удастся, их можно только отлить, или, опять же, склеить.

Спустя сутки:

Покрутив в руках фрагмент гусеницы, я обратил внимание на то, что шарниры недостаточно свободны. Гусеница с такими шарнирами получилась "вязкой" на изгиб, т.е. не гнется под своим весом. Это означает то, что в шарнир проник дихлорметан из клеевого шва. В жаркое время года такой шарнир может схватиться внутри и полностью потерять работоспособность. Стало понятно, что надо изобретать другой способ изготовления гусеницы, при котором шарнир остается "сухим".

Изобретать... легко сказать ...

Я сделал следующее. Из 3Д-модели трака я вырезал гребни вместе с беговой дорожкой между ними:

Для удобства печати и склейки деталей, я добавил одну лишнюю перемычку шириной 1 мм. Соответственно был модифицирован и трак, к нему добавлена такая же перемычка, между двумя втулками, на рисунке - справа:

По задумке планка с гребнями должна наклеиваться на трак, а излишняя перемычка должна вырезаться после сборки. Трак в сборе:

Обратите внимание на то, что на шарниры ничего не наклеивается, следовательно они конструктивно защищены от проникновения внутрь дихлорметана.

На практике отпечаток получается не такой красивый, как 3Д-модель, поскольку 80% площади трака при печати висит в 0.5 мм над столом принтера:

Весть этот "ужоснах" обильно смазывается дихлорметаном, им же смазывается планка гребней и все это совмещается при помощи рук, пинцета, налобной лупы, и немножечко чьей-то матери. Склейка фрагмента гусеницы из 12 траков занимает около 15 минут.

Поскольку по краю детали гребней сделан зазор в 0.05 мм, деталь без проблем садится на свое посадочное место, закрывая собой ужоснах ))

Спустя сутки, после того как дихлорметан с пластиком достаточно отвердеют, излишние перемычки вырезаются ножом, или кусачками. На фотографии 3 правых трака таки уже почиканы:

Считаю, что наружная сторона гусеницы, которая и делает внешний вид модели, получается весьма неплохой:

Фрагмент гусеницы из 12 траков имеет отличную гибкость в одном направлении и ограниченную в другом, что ни на что не влияет, впрочем:

Еще:

Показанный на фотографиях фрагмент гусеницы никак не обработан, только волосья обожжены, но не тщательно. Длина фрагмента выбрана исходя из возможностей используемого принтера. Хоть мой "Ультик" и нравится мне весьма, но он маленький, медленный, боуден и Марлин ))

Полная гусянка собирается из 6.5 фрагментов. Также возможно собирать гусянку и из отдельных траков, на стальные шпильки, или на филамент. Однако, есть нюансы и они более, чем существенны.

Моя практика показала, что печатать отверстия в положении параллельном их продольным осям можно, но точность будет низкой. А ведь именно так надо печатать втулки в траках под соединительные пальцы. Чем больше диаметр такого отверстия, тем меньше точность и сильнее геометрические искажения. Поэтому я печатаю отверстия диаметром 1.0 мм и, после печати, последовательно разворачиваю их до необходимого диаметра в 1.8-1.9 мм сверлами 1.3-1.5-1.7 мм. При этом ошибки сверления не мешают работе шарнира и не снижают его прочности. На каждую втулку, таким образом, приходится 3-4 операции сверления сверлами разного диаметра. Каждая попытка просверлить миниатюрную деталь ручным инструментом может стать для этой детали фатальной. Втулок на каждом траке - 5. Всего траков - до 160. Комментарии излишни, я полагаю.

Всё.

Не такая уж и короткая заметка получилась, однако. Ну, а кому щчяз леххко? ))