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3D 打印齿轮是否适用于工业用途?

3D 打印齿轮是否适用于工业用途?

我想用 ABS 打印一些齿轮。

  • 他们的寿命会是多少?例如,如果我每天使用它们,它们会持续多久?
什么样的齿轮,什么尺寸?可以打印齿轮,但齿需要很大(公差会很差)。一些挤出机设计使用 3D 打印的减速齿轮。如果您正在计划批量生产,请忘记它。
蜗轮。尺寸约为半张纸。它不适用于批量生产。我想将它用于机器人。该机器人将每天使用至少 10 个小时。对我来说,重要的是这条手臂可以在几年内无损坏地工作。牙齿的尺寸很大。但是它什么时候会破裂(ABS)?
齿轮将承受多少负载?
步进器扭矩约为 0.5Nm。蜗轮将扭矩增加约50-60倍。我需要 20-30Nm 的扭矩输出。
这取决于您使用的材料和方向;它应该打印平整,所以层边界不会削弱牙齿。用 PEEK 还是 PPSU 打印?绝对。 PETG?大概。解放军?我不会。
@user8886193 您应该[编辑]您的问题以添加评论信息。
您是否研究过其他材料,尼龙长丝比 ABS 耐用得多(例如,上次我寻找真正耐用的材料时,我发现了 Taulman 合金 910,现在可能有更好的选择)
如果您在工业上使用它们,您可能想要使用聚碳酸酯或尼龙,因为它们都比 ABS 坚固得多,并且使用寿命更长,效果更好。

2个回答

好吧,要确定齿轮的使用寿命,您需要进行一项名为 ALT(加速使用寿命)的测试,但零件应该可以使用很长时间(而不是数年),但这可以通过厚度来确定。

所需的扭矩与调整收音机音量不太一样,因此如果您要创建一个齿轮箱来增加扭矩,只需润滑零件以减少摩擦发热。

零件的生存能力是一个非常棘手的话题,因为涉及到很多因素。虽然 ABS 是一种常见的用于成型的工业塑料,但 FDM 带来了完全不同的挑战,这些挑战会影响零件的使用寿命。我无法为您估算生命周期,但我将说明为什么我们无法为您估算生命周期,为您提供设计过程中需要考虑的事项:

问题 1 - 打印的内部零件几何形状是什么?

FDM 引入了 2 ( r , z ) 维的边界。不仅彼此上方的z层确实具有可以并且将成为失效平面的边界,每一层都由并排沉积的一根细丝1组成。这些相邻的部件(可通过圆柱坐标中的r区分)的边界与停留在同一块上并跟随它(并改变ψ )一块实心 ABS 的强度不同(就像你通过成型得到的那样)。在压力下,这些边界会破裂。如果你想强迫你的作品有这样的命运只是为了看看它的样子:在一台校准为 0.35 毫米的机器上安装一个 0.4 毫米的喷嘴并运行 0.35 毫米的切片打印 - 应该很容易把它裂成一个长的长丝蜗牛。或者在 1.75mm 机器中声明您的灯丝为 3mm。可怕的挤出不足和对已经沉积的长丝缺乏压力使得有时可以解开整个长丝。

问题 2 - 预期用途是什么?

使用不等同于使用。是的,这听起来不直观,但根据一块如何使用,对部分压力是不同的。让我们采用相同的两个齿轮。我们将其中一个放入手持搅拌机和超轻型无人机中。在搅拌机中,它会在中等时间段(此处的时间范围通常最多为几分钟)内快速旋转,以承受中等至坚硬的负载(取决于面团)。在无人机中,它的负载会大大减少,但它会旋转更长的时间,如果飞行员非常有能力并且电池可以持续使用,它可能会长达数小时。在这两种情况下,磨损都会大不相同。

问题 3 - 什么决定强度?

部件的强度不仅取决于所使用的灯丝,还取决于大量其他变量。打印方向。带外壳与否。打印过程中的湿度。打印后零件表面是否密封。如果它以某种方式进行后处理以增加功能。如果这件作品是空心或实心印刷的。打印后多久固化或变硬......有太多的变数,每个猜测都会很疯狂。

问题 4 - 现在如何获得生命周期?!

您不能仅从产品的设计和构成来猜测产品的可靠性。这就是设计部门创建原型的原因:严格测试产品。这就是他们如何了解他们的产品有多安全或坚固的方式。他们制作原型并有目的地将它们置于各种压力之下,直到它们破裂。对于齿轮,这包括将它们在变速箱中不停地旋转数小时直到它们断裂,迫使它们靠在一个堵塞的变速箱上直到它们断裂,使变速箱干燥、变热或结冰,以及在其他非常具有破坏性的条件下。这个破坏性测试的一部分是加速寿命测试,就像这个阶段的其他测试一样,试图找出它可用的最大参数。手动搅拌机的一个常见测试显然是将它们对着一些粘性物质运行 2 分钟,然后在重复之前停止一段时间。


1 - 对于数学倾向:灯丝可以表示为圆柱坐标系中的函数,f(r,φ,z)=r(ψ)*φ(ψ)+z(ψ),其中 ψ 为灯丝 - 或者换句话说,已经行进的长度。在某种程度上,G 代码是通过首先创建这样的函数然后由此创建刀具路径来生成的。

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