- Išsami įvairių tipų krumpliaračių ir jų techninio pritaikymo adityvinėje gamyboje analizė.
- Specializuotų pramoninių medžiagų, tokių kaip „iglidur®“, ir FDM bei SLS spausdinimo procesų palyginimas.
- 3D spausdinimo konkurenciniai pranašumai, palyginti su liejimu, kuriant prototipus ir atsargines dalis.
Jei kada nors svarstėte suteikti antrą gyvenimą senam įrenginiui arba pastebėjote, kad sugedo plastikinė automobilio dalis, žinote, kad rasti tinkamą pakaitalą gali būti tikras galvos skausmas. Čia praverčia adityvioji gamyba , leidžianti 3D spausdinti atsargines prietaisų ir mechanizmų dalis , kuriant individualius mechaninius komponentus neišmetant viso įrenginio vien dėl to, kad sugedo maža krumpliaratis.
Nors iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad tereikia paspausti „spausdinti“, iš tikrųjų suprojektuoti veikiančius krumpliaračius yra gana sudėtinga. Reikia ne tik nupiešti dantis, bet ir suprasti tokias sąvokas kaip modulis ir tarpai , kad dalys neužstrigtų ir atlaikytų kasdienio naudojimo sunkumus. Panagrinėkime išsamiau, kaip nuo idėjos kompiuteryje pereiti prie fizinės dalies, kuri judina pasaulį.
Pagrindinės pavaros sąvokos ir anatomija
Kad dvi krumpliaračiai tinkamai perduotų jėgą ir judesį, jie turi turėti tam tikrus bendrus parametrus. Pagrindinė dalis yra krumpliaračio žiedas , kuriame yra dantys. Norėdami suprasti, kaip jie susijungia, turime pažvelgti į žingsnio apskritimą , kuris yra tikslus taškas, kuriame vyksta dviejų dalių sąlytis. Be to, yra išorinis ir vidinis apskritimai, kurie apibrėžia kiekvieno danties keterą ir įdubą.
Kita svarbi informacija yra apskritimo žingsnis , kuris iš esmės yra atstumas, išmatuotas nuo vieno danties taško iki to paties taško ant kito. Projektuodami taip pat turime optimizuoti krumpliaračio korpusą, naudodami svirtis arba pertvaras, kad sumažintume inerciją ir palengvintume bendrą detalės svorį nepakenkdami jos konstrukciniam stabilumui.
Pavarų rūšys pagal jų pritaikymą
Priklausomai nuo to, ką norime judinti ir kokia kryptimi, pasirinksime skirtingo tipo mechanizmą. Dažniausiai pasitaiko tiesios cilindrinės pavaros , idealiai tinkančios lygiagrečioms ašims ir dideliam greičio sumažėjimui esant vidutiniam greičiui. Jei ieškome kažko sklandesnio ir tylesnio, geriausias pasirinkimas yra spiralinės pavaros , nes jų kampuoti dantys leidžia joms valdyti didesnę galią ir sklandžiau važiuoti.
- Kūginės pavaros: Jie naudojami, kai velenai yra statmeni (90 laipsnių kampu). Jie gali turėti tiesius arba spiralinius dantis, priklausomai nuo greičio ir apkrovos, kurią jie turi atlaikyti.
- Planetinės arba epiciklinės sistemos: Juos sudaro centrinis krumpliaratis, vadinamas „Saule“, apsuptas „planetų“. Priklausomai nuo to, ar išorinis žiedas yra fiksuotas, ar judantis, galime keisti išėjimo greitį arba net pakeisti sukimosi kryptį.
- Sliekinės pavaros ir krumpliaračiai: Pirmasis puikiai tinka vibracijai išvengti ir pastoviam greičiui palaikyti, o krumpliastiebis yra pagrindinis įrankis paversti sukimąsi tiesiniu judėjimu.
Pramoninės medžiagos ir spausdinimo technologijos
Ne visi plastikai tinka energijos perdavimui. Nors FDM puikiai tinka greitam prototipų kūrimui, SLS (selektyvaus lazerinio sukepinimo) technologija suteikia didesnę projektavimo laisvę ir žymiai didesnį mechaninį stiprumą. Profesionaliose srityse išsiskiria „iglidur®“ medžiagų šeima , specialiai sukurta siekiant sumažinti dilimą dėl savo tribologinių savybių.
Pavyzdžiui, „iglidur I3“ yra logiškas pasirinkimas cilindrinėms ir kūginėms krumpliaračiams dėl savo didelio stiprumo, o I6 yra ideali medžiaga sraigtinėms krumpliaračiams dėl savo slydimo savybių. Aplinkoms, kuriose susirūpinimą kelia statinė elektra, „iglidur I8-ESD“ yra puikus sprendimas. Pagrindinis šių polimerų privalumas yra tas, kad jiems nereikia išorinio tepimo , nes jų struktūroje yra integruotų kietųjų tepalų.
3D spausdinimas ir liejimas liejimo būdu
Nuolat diskutuojama, kuris metodas yra geriausias. Auksinė taisyklė yra kiekybė: jei jums reikia 10 000 identiškų dalių, liejimas įpurškimu yra nepralenkiamas kainos atžvilgiu. Tačiau 3D spausdinimas yra aiškus nugalėtojas mažiems tiražams, prototipams ar vienetiniams gaminiams . Tai leidžia jums koreguoti CAD modelį ir gauti galutinį komponentą per kelias valandas, išvengiant ilgo tradicinės gamybos laiko.
Matėme realių pavyzdžių, kai ši technologija išgelbėjo padėtį – nuo „Formulės Student“ komandų , kurios per mažiau nei 72 valandas sukūrė lenktyninių transmisijų krumpliaračius, iki klasikinių 20-ųjų automobilių spidometrų restauravimo, kai atsarginių dalių nebėra. Net ir svarbiausiose paslaugose, tokiose kaip gaisrinės mašinos , brangūs servovarikliai buvo pakeisti 3D spausdintomis versijomis, kurios efektyviai susidoroja su dideliais apkrovimais.
Praktiniai patarimai projektuojant ir gaminant
Jei nuspręsite patys projektuoti krumpliaračius, atkreipkite dėmesį į tolerancijas. Spausdinant 3D spaudoje, ypač FDM, detalės linkusios šiek tiek išsiplėsti. Todėl labai svarbu palikti techninį tarpą , t. y. tarpas tarp dantų turėtų būti šiek tiek platesnis nei pats dantis, kad detalė neužstrigtų.
Tiems, kurie nėra susipažinę su projektavimu nuo nulio, yra atsisiunčiamų 3D įrankių ir modelių , kurie gali būti atspirties taškas, nors idealiu atveju turėtumėte išmokti naudoti tokią programinę įrangą kaip „Solidworks“, kad tiksliai sureguliuotumėte modulius. Atminkite, kad sėkmės raktas yra pasirinktos medžiagos subalansavimas su jūsų projekto trinties ir apkrovos reikalavimais.
Galimybė gaminti individualius mechaninius komponentus naudojant pažangius polimerus ir lazerinį sukepinimą demokratizavo pramoninę priežiūrą ir restauravimą. Nuo tinkamos medžiagos pasirinkimo, siekiant išvengti nusidėvėjimo, iki projektavimo tarpų valdymo – 3D spausdinimas optimizuoja sąnaudas ir laiką, siūlydamas patikimus sprendimus, kurie sėkmingai pakeičia metalinius arba liejimo būdu pagamintus komponentus įvairiose srityse.