- Detalyadong pagsusuri ng iba't ibang uri ng gears at ang kanilang teknikal na aplikasyon sa additive manufacturing.
- Paghahambing sa pagitan ng mga espesyalisadong materyales na pang-industriya tulad ng iglidur® at mga proseso ng pag-imprenta ng FDM at SLS.
- Mga kompetitibong bentahe ng 3D printing kumpara sa injection molding sa paglikha ng mga prototype at ekstrang bahagi.
Kung naisip mo nang bigyan ng pangalawang buhay ang isang lumang makina, o napansin mong nasira ang isang plastik na bahagi ng iyong sasakyan, alam mong ang paghahanap ng eksaktong kapalit ay maaaring maging isang tunay na sakit ng ulo. Dito pumapasok ang additive manufacturing , na nagbibigay-daan sa atin na mag-3D print ng mga kapalit na bahagi para sa mga appliances at makinarya , na lumilikha ng mga pasadyang mekanikal na bahagi nang hindi kinakailangang itapon ang buong aparato dahil lang sa nasira ang isang maliit na gear.
Bagama't sa unang tingin ay tila kailangan mo lang pindutin ang "print," ang totoo ay ang pagdidisenyo ng mga gear na talagang gumagana ay medyo kumplikado. Hindi lamang ito tungkol sa pagguhit ng mga ngipin, kundi tungkol sa pag-unawa sa mga konsepto tulad ng module at mga clearance upang ang mga bahagi ay hindi magbara at makayanan ang hirap ng pang-araw-araw na paggamit. Tingnan natin nang malalim kung paano lumipat mula sa isang ideya sa computer patungo sa isang pisikal na bahagi na nagpapagalaw sa mundo.
Mga pangunahing konsepto at anatomiya ng isang gear
Para maipadala nang tama ng dalawang gear ang puwersa at galaw, dapat silang magbahagi ng ilang mga parameter. Ang pangunahing bahagi ay ang singsing ng gear , kung saan matatagpuan ang mga ngipin. Upang maunawaan kung paano sila nag-mesh, dapat nating tingnan ang pitch circle , na siyang eksaktong punto kung saan nagaganap ang contact sa pagitan ng dalawang bahagi. Bukod pa rito, mayroon ding mga panlabas at panloob na bilog, na tumutukoy sa crest at valley ng bawat ngipin.
Ang isa pang mahalagang impormasyon ay ang circular pitch , na mahalagang ang distansyang sinusukat mula sa isang punto sa isang ngipin patungo sa parehong punto sa susunod. Kapag nagdidisenyo, dapat din nating i-optimize ang katawan ng gear, gamit ang mga braso o partisyon upang mabawasan ang inertia at gumaan ang kabuuang bigat ng bahagi nang hindi nakompromiso ang katatagan ng istruktura nito.
Mga uri ng gear ayon sa kanilang aplikasyon
Depende sa kung ano ang gusto nating igalaw at sa anong direksyon, pipili tayo ng ibang uri ng mekanismo. Ang pinakakaraniwan ay ang mga tuwid na cylindrical gears , mainam para sa mga parallel axle at may malaking pagbawas ng bilis sa katamtamang bilis. Kung naghahanap tayo ng mas makinis at mas tahimik, ang mga helical gears ang pinakamahusay na opsyon, dahil ang kanilang mga angled teeth ay nagbibigay-daan sa kanila na humawak ng mas mataas na lakas na may mas maayos na pagsakay.
- Mga Bevel Gear: Ginagamit ang mga ito kapag ang mga baras ay patayo (sa 90 digri). Maaari silang magkaroon ng tuwid o helical na ngipin depende sa bilis at karga na kailangan nilang tiisin.
- Mga Sistemang Planetaryo o Epicyclic: Binubuo ang mga ito ng isang gitnang gear na tinatawag na "Araw" na napapalibutan ng "mga planeta". Depende sa kung ang panlabas na singsing ay nakapirmi o gumagalaw, maaari nating baguhin ang bilis ng output o kahit baligtarin ang direksyon ng pag-ikot.
- Mga Worm Gear at Rack: Ang una ay perpekto para sa pagpigil sa mga panginginig ng boses at pagpapanatili ng pare-parehong bilis, habang ang rack ang pangunahing kagamitan para sa gawing linear na galaw ang rotasyon.
Mga materyales pang-industriya at mga teknolohiya sa pag-imprenta
Hindi lahat ng plastik ay angkop para sa paghahatid ng kuryente. Bagama't mahusay ang FDM para sa mabilis na paggawa ng prototype, ang teknolohiyang SLS (Selective Laser Sintering) ay nag-aalok ng higit na kalayaan sa disenyo at mas mataas na mekanikal na lakas. Sa mga propesyonal na aplikasyon, namumukod-tangi ang pamilya ng mga materyales na iglidur® , partikular na idinisenyo upang mabawasan ang pagkasira dahil sa kanilang mga katangiang tribological.
Halimbawa, ang iglidur I3 ang lohikal na pagpipilian para sa mga spur at bevel gears dahil sa mataas na lakas nito, habang ang I6 ang mainam na materyal para sa mga helical gears dahil sa kakayahan nitong mag-slide. Para sa mga kapaligiran kung saan ang static electricity ay isang alalahanin, ang iglidur I8-ESD ang perpektong solusyon. Ang isang pangunahing bentahe ng mga polymer na ito ay hindi sila nangangailangan ng panlabas na lubrication , dahil naglalaman ang mga ito ng mga solidong lubricant na nakapaloob sa kanilang istraktura.
3D Printing vs. Injection Molding
Mayroong patuloy na debate kung aling pamamaraan ang pinakamahusay. Ang ginintuang tuntunin ay ang dami: kung kailangan mo ng 10.000 magkakaparehong bahagi, ang injection molding ay walang tatalo sa gastos. Gayunpaman, ang 3D printing ang malinaw na panalo para sa mga maiikling paggawa, prototype, o mga minsanang piraso . Pinapayagan ka nitong ayusin ang CAD model nang mabilisan at makuha ang pangwakas na bahagi sa loob lamang ng ilang oras, na iniiwasan ang mahabang lead time ng tradisyonal na pagmamanupaktura.
Nakakita na tayo ng mga totoong halimbawa kung saan nailigtas ng teknolohiyang ito ang sitwasyon, mula sa mga pangkat ng Formula Student na lumilikha ng mga pinion para sa mga transmisyon sa karera sa loob ng wala pang 72 oras, hanggang sa pagpapanumbalik ng mga speedometer sa mga klasikong kotse noong dekada 20 kung saan wala nang makukuhang mga ekstrang piyesa. Kahit sa mga kritikal na serbisyo, tulad ng mga trak ng bumbero , ang mga mamahaling gear ng servomotor ay napalitan na ng mga 3D-printed na bersyon na mahusay na humahawak sa malalaking karga.
Mga praktikal na tip para sa disenyo at pagmamanupaktura
Kung magdesisyon kang magdisenyo ng sarili mong mga gear, mag-ingat sa mga tolerance. Sa 3D printing, lalo na sa FDM, ang mga bahagi ay may posibilidad na bahagyang lumawak. Samakatuwid, mahalagang isaalang-alang ang teknikal na clearance ; ibig sabihin, ang espasyo sa pagitan ng mga ngipin ay dapat na bahagyang mas malapad kaysa sa mismong ngipin upang maiwasan ang pagdikit ng bahagi.
Para sa mga hindi pamilyar sa disenyo mula sa simula, may mga nada-download na 3D tool at modelo na maaaring magsilbing panimulang punto, bagama't mainam na matutunan mong gumamit ng software tulad ng Solidworks upang tumpak na isaayos ang mga module. Tandaan na ang susi sa tagumpay ay nakasalalay sa pagbabalanse ng napiling materyal sa mga kinakailangan sa friction at load ng iyong proyekto.
Ang kakayahang gumawa ng mga pasadyang mekanikal na bahagi gamit ang mga advanced na polymer at laser sintering ay nagdemokrasya sa pagpapanatili at restorasyon ng industriya. Mula sa pagpili ng tamang materyal upang maiwasan ang pagkasira hanggang sa pamamahala ng mga clearance sa disenyo, ino-optimize ng 3D printing ang mga gastos at oras, na nag-aalok ng matibay na solusyon na matagumpay na pumapalit sa mga bahaging metal o injection-molded sa iba't ibang aplikasyon.