Размышления о печати шестерни из вторичного ПЭТ-пластика

Занимаясь инкубацией яиц активно использую инкубаторы "Блиц-48ц" и "Блиц-72ц". И вот на последней инкубации 2021 г. поворот лотков на 48-м блице стал работать с провалом. Беглый осмотр без разбора показал, что виной двигатель поворота лотков. Поскольку выводов уже не планировалось процесс разборки инкубатора был отложен до момента "когда время будет".

Чем бы заняться в новогодние праздники? Разобрать инкубатор. Изучив интернет понял, что двигатель в данном инкубаторе стоит от ВАЗ 2110 (правильное название - Микроредуктор отопителя ВАЗ 2110 нового образца (2110-8127200-12). Но есть и одно отличие - длина выходного вала у инкубаторной версии двигателя длиннее.

Вскрытие показало, что у промежуточного блока выкрошилось два зуба, что и являлось причиной плохой работы устройства.

В итоге был куплен новый двигатель примерно за 1300 р.,  из двух был собран один и хорошенько смазан. На этом бы история и закончилась, но ...

Интересуясь уже длительное время переработкой ПЭТ-пластика и, наконец, заменив штатный боуден на директ на Ender-3 активно начал печатать "все, что под руку попадет" из вторички. Задача стояла настроить режимы печати именно для моего принтера и добиться максимально качественной печати. А для этой цели все модели хороши.

В результате с помощью приложения "Валы и механические передачи 3D" для КОМПАС 3D - была смоделирована необходимая шестерня и запущена на печать. И второй раз... И третий...

В результате сформировался материал, которым бы хотелось поделиться.

Считается, что температурой печати для ПЭТ-пластика является 255 градусов. Стоковый Эндер позволяет печатать с максимальной температурой 260 градусов. С нее я и начал при печати температурной башни (260,255, 250 ...).

В результате подача пластика закончилась на температуре чуть ниже 255 градусов. Еще раз хочу отметить, что данные и последующие результаты характерны только для моего принтера.

Таким образом, учитывая температурную башню оптимальной температурой было выбрано 258-260 градусов. Поднять выше в текущем положении нет возможности.

Теперь о шестерне. Все они, для чистоты эксперимента печатались из одной бутылки (минералка, зеленоватый цвет). Поскольку самодельный пластик имеет внутри отверстие величина потока была увеличена до 125%. Температура стола (стекло 4 мм) - 80 градусов. Сопло - 0,4 мм. Слой 0,2 мм. Скорость печати для данной модели задана - 20 мм/сек. Модель имеет поддержку из того-же материала, что и сама шестерня.

Образец   1 (с установленной осью).

Данная модель печаталась с обдувом 0% и ретрактом 6,5 мм.

На фото видно, что малая шестерня мутная (процесс кристаллизации пластика), присутствуют дефекты печати, эвольвентный профиль полностью не сформирован.

У большой шестерни кристаллизации пластика не наблюдается и ей достаточно скорости естественного охлаждения. Поддержки кристаллизованы, трудноотделимые от основной детали.

Образец 2

Данная модель печаталась с обдувом большой шестерни 0% и малой шестерни (начиная с последних слоев большой шестерни) - 100%. Ретракт - 6,5 мм.

Малая шестерня имеет заметно меньшую поверхность кристаллизации. Она односторонняя. Это связано с тем, что штатный обдув купленного директ экструдера только спереди. Как следствие, та часть, которая не охлаждается становится кристаллизованной.

100% обдув части модели привел к тому, что во время снятия изделия со стола малая шестерня от незначительного усилия отвалилась. На первом фото видно, что спекаемости филамента в последнем слое большой шестерни практически нет. Слой состоит из отдельный нитей не связанных друг с другом и нижним слоем.  Удерживаются они только внешним контуром.

Образец 3.

Обдув малой шестерни - 50%, большой - 0%.

На большой шестерне наблюдается кристаллизация поддержки (в противоположной от обдува стороне). Поддержки спеклись с основным материалом и трудноотделимы. Наверное, нужно дискретно уменьшать температуру стола добиваясь оптимальной печати первых слоев и качества сцепления данных слоев со столом. Качество печати торца большой шестерни, по сравнению с предыдущими образцами, выше.

Меньшая шестерня имеет следы кристаллизации, деформацию эвольвентного профиля.

Образец 4.

Обдув (от 0 до 0,6 мм) - 0%, далее - 25%. Ретракт был уменьшен до 4 мм.

Меньшая шестерня имеет следы кристаллизации из-за отсутствия кольцевого обдува, эвольвентный профиль, по сравнению с вышеприведенными образцами, имеет более правильную геометрию.

Большая шестерня как и на образцах 1-3 имеет дефект "слоновья нога". Но с этим дефектом можно в дальнейшем побороться. Поддержка не имеет видимых следов кристаллизации,  отделяется легко.

Образец 5.

Обдув (от 0 до 0,6 мм) - 8%, далее - 25%. Ретракт - 4 мм.

Большая шестерня имеет лекгоотделяемую поддержку. Видимых следов кристаллизации не наблюдается.

Малая шестерня имеет следы кристаллизации в противоположной от обдува стороне. Качество печати соответствует образцу 4.

Далее бутылка закончилась и для чистоты эксперимента печать пришлось закончить.

Промежуточными выводами для меня являются следующие:

- температура печати 260 градусов;

- температура стола менее 80 % (требуется испытания на различной температуре с разными агдезивами с целью снижения температуры);

- повышение качества протягиваемого прутка  (стабильность по потоку за счет подбора более точного значения ширины ленты);

- создание кольцевого обдува для устранения эффекта кристаллизации малых по объему элементов модели;

- использовать обдув 25%-50% (как показали последующие печати направляющих роликов из ПЭТ-пластика данные значения дают хороший результат как на больших, так и на малых элементах детали);

- определение оптимальной скорости печати первого и последующих слоев (в эксперименте было задано значение 20 мм/с);

- определение оптимального значения ретракта (что будет сделано в ближайшее время).

Конечно, многие скажут, почему бы не напечатать шестерню из нейлона. Я, конечно, ее напечататал. Даже две. Но мне интересен ПЭТ-пластик, как материал для 3D-печати.

И как результат, примерка пятой шестерни.

Но история с моим  изучением возможностей печати ПЭТ-пластиком на этом не заканчивается.