- Analizë e hollësishme e llojeve të ndryshme të ingranazheve dhe zbatimi i tyre teknik në prodhimin aditiv.
- Krahasimi midis materialeve të specializuara industriale si iglidur® dhe proceseve të printimit FDM dhe SLS.
- Avantazhet konkurruese të printimit 3D mbi derdhjen me injeksion në krijimin e prototipeve dhe pjesëve rezervë.
Nëse ndonjëherë keni menduar t’i jepni një jete të dytë një makine të vjetër, ose keni vënë re se një pjesë plastike në makinën tuaj është prishur, e dini që gjetja e zëvendësimit të saktë mund të jetë një dhimbje koke e vërtetë. Këtu hyn në lojë prodhimi aditiv , i cili na lejon të printojmë pjesë zëvendësuese në 3D për pajisje dhe makineri , duke krijuar komponentë mekanikë të personalizuar pa pasur nevojë ta hedhim të gjithë pajisjen vetëm sepse është prishur një ingranazh i vogël.
Edhe pse në shikim të parë mund të duket sikur thjesht duhet të shtypësh "printo", realiteti është se projektimi i ingranazheve që funksionojnë vërtet është mjaft kompleks. Nuk ka të bëjë vetëm me vizatimin e dhëmbëve, por me kuptimin e koncepteve si moduli dhe hapësirat në mënyrë që pjesët të mos bllokohen dhe të mund t'i rezistojnë vështirësive të përdorimit të përditshëm. Le të hedhim një vështrim të thelluar se si të kalojmë nga një ide në kompjuter në një pjesë fizike që lëviz botën.
Konceptet themelore dhe anatomia e një ingranazhi
Që dy ingranazhe të transmetojnë forcën dhe lëvizjen në mënyrë korrekte, ato duhet të ndajnë disa parametra të përbashkët. Pjesa themelore është unaza e ingranazhit , ku ndodhen dhëmbët. Për të kuptuar se si ndërthuren ato, duhet të shohim rrethin e pjerrësisë , i cili është pika e saktë ku ndodh kontakti midis dy pjesëve. Përveç kësaj, ekzistojnë rrathët e jashtëm dhe të brendshëm, të cilët përcaktojnë kreshtën dhe luginën e secilit dhëmb.
Një tjetër informacion kyç është pjerrësia rrethore , e cila është në thelb distanca e matur nga një pikë në një dhëmb deri në të njëjtën pikë në dhëmbin tjetër. Gjatë projektimit, ne duhet të optimizojmë edhe trupin e ingranazhit, duke përdorur krahë ose ndarje për të zvogëluar inercinë dhe për të lehtësuar peshën e përgjithshme të pjesës pa kompromentuar stabilitetin e saj strukturor.
Llojet e ingranazheve sipas aplikimit të tyre
Në varësi të asaj që duam të lëvizim dhe në cilin drejtim, do të zgjedhim një lloj tjetër mekanizmi. Më të zakonshmet janë ingranazhet cilindrike të drejta , ideale për boshte paralele dhe ulje të ndjeshme të shpejtësisë në shpejtësi të moderuara. Nëse kërkojmë diçka më të lëmuar dhe më të qetë, ingranazhet helikoidale janë opsioni më i mirë, pasi dhëmbët e tyre të kënduar u lejojnë atyre të përballojnë fuqi më të lartë me një udhëtim shumë më të qetë.
- Ingranazhe të pjerrëta: Ato përdoren kur boshtet janë pingule (në 90 gradë). Ato mund të kenë dhëmbë të drejtë ose helikoidale në varësi të shpejtësisë dhe ngarkesës që duhet të përballojnë.
- Sistemet Planetare ose Epiciklike: Ato përbëhen nga një ingranazh qendror i quajtur "Diell" i rrethuar nga "planetë". Në varësi të faktit nëse unaza e jashtme është e fiksuar apo lëvizëse, ne mund të... ndryshoni shpejtësinë e daljes ose edhe të ndryshojë drejtimin e rrotullimit.
- Ingranazhe dhe rafte me krimba: E para është perfekte për parandalimin e dridhjeve dhe ruajtjen e një shpejtësie konstante, ndërsa rafti është mjeti kryesor për shndërroni rrotullimin në lëvizje lineare.
Materialet industriale dhe teknologjitë e shtypjes
Jo të gjitha plastikat janë të përshtatshme për transmetimin e energjisë. Ndërsa FDM është e shkëlqyer për prototipizim të shpejtë, teknologjia SLS (Sintering Selektiv me Lazer) ofron liri superiore në dizajn dhe forcë mekanike dukshëm më të lartë. Në aplikimet profesionale, familja e materialeve iglidur® bie në sy , e projektuar posaçërisht për të zvogëluar konsumimin falë vetive të tyre tribologjike.
Për shembull, iglidur I3 është zgjedhja logjike për ingranazhet me formë spirale dhe me formë pjerrësi për shkak të rezistencës së tij të lartë, ndërsa I6 është materiali ideal për ingranazhet helikoidale për shkak të aftësive të tij rrëshqitëse. Për mjediset ku elektriciteti statik është shqetësues, iglidur I8-ESD është zgjidhja perfekte. Një avantazh i madh i këtyre polimereve është se ato nuk kërkojnë lubrifikim të jashtëm , pasi ato përmbajnë lubrifikantë të ngurtë të integruar në strukturën e tyre.
Printimi 3D kundrejt derdhjes me injeksion
Ekziston një debat i vazhdueshëm rreth asaj se cila metodë është më e mira. Rregulli i artë është sasia: nëse keni nevojë për 10.000 pjesë identike, derdhja me injeksion është e pakrahasueshme për sa i përket kostos. Megjithatë, printimi 3D është fituesi i qartë për prodhimet e shkurtra, prototipet ose pjesët e vetme . Ai ju lejon të përshtatni modelin CAD menjëherë dhe të merrni përbërësin përfundimtar brenda pak orësh, duke shmangur kohët e gjata të prodhimit tradicional.
Kemi parë shembuj nga bota reale ku kjo teknologji ka shpëtuar situatën, nga ekipet e Formula Student që krijojnë pinione për transmisione garash në më pak se 72 orë, deri te restaurimi i shpejtësimatësve në makinat klasike të viteve 20 ku pjesët rezervë nuk janë më të disponueshme. Edhe në shërbimet kritike, siç janë kamionët zjarrfikës , ingranazhet e shtrenjta servomotore janë zëvendësuar me versione të printuara në 3D që përballojnë në mënyrë efikase ngarkesa të larta.
Këshilla praktike për dizajnin dhe prodhimin
Nëse vendosni të dizajnoni vetë ingranazhet tuaja, kini kujdes me tolerancat. Në printimin 3D, veçanërisht në FDM, pjesët kanë tendencë të zgjerohen pak. Prandaj, është thelbësore të merret parasysh hapësira teknike ; domethënë, hapësira midis dhëmbëve duhet të jetë pak më e gjerë se vetë dhëmbi për të parandaluar bllokimin e pjesës.
Për ata që nuk janë të njohur me dizajnin nga e para, ekzistojnë mjete dhe modele 3D të shkarkueshme që mund të shërbejnë si pikënisje, megjithëse idealisht duhet të mësoni të përdorni softuerë si Solidworks për të rregulluar me saktësi modulet. Mos harroni se çelësi i suksesit qëndron në balancimin e materialit të zgjedhur me kërkesat e fërkimit dhe ngarkesës së projektit tuaj.
Mundësia për të prodhuar komponentë mekanikë të personalizuar duke përdorur polimere të përparuara dhe sinterim me lazer ka demokratizuar mirëmbajtjen dhe restaurimin industrial. Nga zgjedhja e materialit të duhur për të parandaluar konsumimin deri te menaxhimi i hapësirave të projektimit, printimi 3D optimizon kostot dhe kohën, duke ofruar zgjidhje të fuqishme që zëvendësojnë me sukses metalin ose komponentët e derdhur me injeksion në një gamë të gjerë aplikimesh.