- Erinevat tüüpi hammasrataste ja nende tehnilise rakenduse detailne analüüs lisandite tootmises.
- Spetsiaalsete tööstusmaterjalide, näiteks iglidur®, ning FDM- ja SLS-trükiprotsesside võrdlus.
- 3D-printimise konkurentsieelised survevalu ees prototüüpide ja varuosade loomisel.
Kui olete kunagi mõelnud vanale masinale teise elu andmisele või märganud, et teie autol on plastdetail katki läinud, siis teate, et täpse asenduse leidmine võib olla tõeline peavalu. Siin tulebki mängu lisandite tootmine , mis võimaldab meil 3D-printida kodumasinate ja masinate varuosi , luues kohandatud mehaanilisi komponente ilma kogu seadet ära viskamata ainult sellepärast, et pisike hammasratas on katki läinud.
Kuigi esmapilgul võib tunduda, et peate lihtsalt vajutama nuppu "Prindi", on tegelikkuses toimivate hammasrataste disainimine üsna keeruline. See ei seisne ainult hammaste joonistamises, vaid ka selliste kontseptsioonide nagu moodul ja vahed mõistmises , et osad ei kiiluks kinni ja peaksid vastu igapäevase kasutamise raskustele. Vaatame lähemalt, kuidas jõuda arvuti ideest füüsilise osana, mis maailma liigutab.
Hammasratta põhimõisted ja anatoomia
Selleks, et kaks hammasratast saaksid jõudu ja liikumist õigesti edastada, peavad neil olema teatud ühised parameetrid. Põhiosa on hammasratta rõngas , kus hambad asuvad. Et mõista, kuidas need omavahel haakuvad, peame vaatama hammasratta sammasringi , mis on täpne punkt, kus kaks osa kokku puutuvad. Lisaks on olemas välimine ja sisemine ring, mis määravad iga hamba harja ja oru.
Teine oluline teave on ringikujuline samm , mis on sisuliselt mõõdetud kaugus ühe hamba punktist sama punktini järgmisel hambal. Projekteerimisel peame optimeerima ka hammasratta korpust, kasutades hoobasid või vaheseinu inertsi vähendamiseks ja detaili kogukaalu kergendamiseks, ilma et see kahjustaks selle konstruktsioonilist stabiilsust.
Käikude sordid vastavalt nende rakendusele
Sõltuvalt sellest, mida ja mis suunas liigutada tahame, valime erinevat tüüpi mehhanismi. Kõige levinumad on sirged silindrilised hammasrattad , mis sobivad ideaalselt paralleelsete telgede ja olulise kiiruse vähendamise jaoks mõõdukatel kiirustel. Kui otsime midagi sujuvamat ja vaiksemat, on parim valik spiraalhammasrattad , kuna nende nurgelised hambad võimaldavad neil suurema võimsusega palju sujuvama sõiduga toime tulla.
- Kaldus hammasrattad: Neid kasutatakse siis, kui võllid on risti (90 kraadi nurga all). Neil võivad olla sirged või spiraalsed hambad, olenevalt kiirusest ja koormusest, millele nad peavad vastu pidama.
- Planetaarsed või epitsüklilised süsteemid: Need koosnevad tsentraalsest hammasrattast, mida nimetatakse "Päikeseks" ja mida ümbritsevad "planeedid". Sõltuvalt sellest, kas välimine rõngas on fikseeritud või liikuv, saame muutke väljundkiirust või isegi pöörlemissuunda ümber pöörata.
- Ussikäigud ja hammasrattad: Esimene sobib ideaalselt vibratsiooni vältimiseks ja konstantse kiiruse hoidmiseks, samas kui hammaslatt on peamine tööriist teisendada pöörlemine lineaarseks liikumiseks.
Tööstusmaterjalid ja trükitehnoloogiad
Kõik plastid ei sobi jõuülekandeks. Kuigi FDM sobib suurepäraselt kiireks prototüüpimiseks, pakub SLS-tehnoloogia (selektiivne laserpaagutamine) suurepärast disainivabadust ja oluliselt suuremat mehaanilist tugevust. Professionaalsetes rakendustes paistab silma iglidur® materjalide perekond , mis on spetsiaalselt loodud oma triboloogiliste omaduste tõttu kulumise vähendamiseks.
Näiteks on iglidur I3 oma suure tugevuse tõttu loogiline valik kaldhammasrataste ja kaldhammasrataste jaoks , samas kui I6 on oma libisemisvõime tõttu ideaalne materjal kaldhammasrataste jaoks. Keskkondades, kus staatiline elekter on probleemiks, on iglidur I8-ESD ideaalne lahendus. Nende polümeeride peamine eelis on see, et nad ei vaja välist määrimist , kuna nende struktuuri on integreeritud tahked määrdeained.
3D-printimine vs. survevalu
Käib pidev arutelu selle üle, milline meetod on parim. Kuldreegel on kvantiteet: kui vajate 10 000 identset detaili, on survevalu kulude osas ületamatu. 3D-printimine on aga selge võitja lühikeste tiraažide, prototüüpide või ühekordsete detailide puhul. See võimaldab teil CAD-mudelit lennult kohandada ja saada lõpliku komponendi mõne tunniga, vältides traditsioonilise tootmise pikki tarneaegu.
Oleme näinud reaalseid näiteid, kus see tehnoloogia on päeva päästnud, alates Vormel Studenti meeskondadest , kes lõid võidusõidukäigukastide hammasrattaid vähem kui 72 tunniga, kuni klassikaliste 20. aastate autode spidomeetrite taastamiseni, mille varuosi enam saadaval pole. Isegi kriitilistes teenustes, näiteks tuletõrjeautodes , on kallid servomootoriga käigukastid asendatud 3D-prinditud versioonidega, mis saavad tõhusalt hakkama suurte koormustega.
Praktilised näpunäited disaini ja tootmise kohta
Kui otsustate oma hammasrattad ise kujundada, olge tolerantsidega ettevaatlik. 3D-printimisel, eriti FDM-printimisel, kipuvad detailid veidi paisuma. Seetõttu on oluline jätta tehniline vahe ; see tähendab, et hammaste vahe peaks olema veidi laiem kui hammas ise, et vältida detaili kinnikiilumist.
Neile, kes pole nullist disainimisega tuttavad, on olemas allalaaditavad 3D-tööriistad ja -mudelid , mis võivad olla alguspunktiks, kuigi ideaalis peaksite õppima kasutama tarkvara nagu Solidworks moodulite täpseks reguleerimiseks. Pidage meeles, et edu võti peitub valitud materjali tasakaalustamises teie projekti hõõrde- ja koormusnõuetega.
Võimalus toota kohandatud mehaanilisi komponente täiustatud polümeeride ja lasersintreerimise abil on demokratiseerinud tööstusliku hoolduse ja restaureerimise. Alates õige materjali valimisest kulumise vältimiseks kuni konstruktsioonivahede haldamiseni optimeerib 3D-printimine kulusid ja aega, pakkudes vastupidavaid lahendusi, mis asendavad edukalt metall- või survevaluvormiga komponente väga erinevates rakendustes.