3D Baskı İşlevsel Dişliler ve Zincir Dişlileri: Nihai Kılavuz

3B yazıcılar, basit modellerin ötesine geçerek işlevsel mühendislik alanına girdi. Özel dişliler ve zincir dişlileri üretmek, bu evrimin en önemli örneğidir. Bu kılavuz, dayanıklı, güvenilir 3B baskılı mekanik parçalar oluşturmak için eksiksiz bir iş akışı sağlar. CAD'deki ilk tasarım ilkelerinden gelişmiş dilimleyici ayarlarına ve malzemeye özgü son işlemeye kadar her şeyi ele alacağız. Bu adımları izlemek, sadece iyi görünen değil, çalışan parçalar üretmenize yardımcı olacaktır.

Neden ve Ne Zaman Bir Dişli veya Zincir Dişlisi 3B Yazdırılır?

3B baskı, dişli üretimi için benzersiz avantajlar sunar. Teknoloji, mühendislere tasarımları hızlı bir şekilde test etme olanağı sağlayan hızlı prototiplemeyi mümkün kılar. Ayrıca, standart dışı parçalar oluşturmak için benzersiz bir özelleştirme sağlar. Küçük partili üretim için 3B baskı, geleneksel işleme yöntemlerine göre uygun maliyetli bir alternatiftir.

Temel Uygulamalar ve Kullanım Alanları

• Hızlı Prototipleme: Pahalı üretime geçmeden önce uyumu ve işlevi doğrulayın.

• Özel Makineler: Robotik ve otomasyon projelerinde belirli iletim oranları için dişliler oluşturun.

• Düşük Torklu Sistemler: Yüksek gerilimin bir faktör olmadığı cihazlar için yedek parçalar oluşturun.

Gerçekçi Performans Beklentileri Belirleme

Sınırlamaları anlamak çok önemlidir. FDM (Fused Deposition Modeling) baskılı parçalar, Z eksenleri (katman çizgileri) boyunca daha zayıf olmaları anlamına gelen, doğası gereği anizotropiktir. Enjeksiyonla kalıplanmış veya işlenmiş metal dişlilerin mukavemetine ve aşınma direncine ulaşamazlar. Bu kılavuz, bu sınırlamalar dahilinde performansı en üst düzeye çıkarmaya odaklanmaktadır.

Dişli Tasarım İlkeleri: CAD'de Başarı İnşa Etmek

Başarılı bir işlevsel dişli, sağlam bir tasarımla başlar. Kötü tasarım seçimleri, en iyi yazıcı veya malzeme ile bile düzeltilemez. Amaç, FDM baskı süreci için optimize edilmiş, mekanik olarak sağlam bir model oluşturmaktır.

Dişli Üreteçleri ile CAD Kullanın

Fusion 360, SolidWorks veya Onshape gibi profesyonel CAD yazılımları kullanın. Bu programlar genellikle matematiksel olarak doğru bir involute dişli profilioluşturan yerleşik komut dosyaları veya eklentiler içerir. Bu profil, dişli dişleri birbirinin üzerinden yuvarlanırken düzgün, verimli güç iletimi için gereklidir.

Boşluğun (Boşluk) Kritik Rolü

Boşluk, 3B baskılı dişliler için en önemli tasarım hususudur. 3B yazıcılar, doğası gereği boyutsal hatalara sahiptir. Tasarlanmış bir boşluk olmadan, basılı dişli dişleri çok sıkı olacak ve sıkışacak veya tutukluk yapacaktır.

• Eylem: CAD modelinizde, diş profiline küçük bir negatif ofset (örneğin, -0,1 mm ila -0,2 mm) uygulayın. Bu, düzgün bir şekilde geçme için gerekli boşluğu oluşturur.

Yapısal Mukavemet Optimizasyonu

• Köşe Yuvarlama Ekle: Her dişli dişinin köküne köşe yuvarlama (yuvarlak köşeler) uygulayın. Keskin köşeler, yaygın arıza noktaları olan gerilim yoğunlaşmaları oluşturur. Köşe yuvarlama, bu gerilimi daha geniş bir alana dağıtır.

• Dişli Gövdesini Optimize Edin: Büyük dişliler için, katı bir gövde israf olur. Malzeme kullanımını ve baskı süresini azaltırken yapısal sertliği korumak için delikli konuşmalar veya ağlı bir tasarım kullanın.

Malzeme Seçimi: Performans ve Yazdırılabilirlik Arasında Denge

Seçtiğiniz filament, dişlinin nihai özelliklerini doğrudan belirler. Hiçbir malzeme her uygulama için mükemmel değildir. Karar, mukavemet, aşınma direnci, sıcaklık toleransı ve baskı kolaylığı arasında bir değiş tokuş içerir.

Prototipleme İçin: PLA+ ve PETG

• PLA+ / PLA: Yüksek boyutsal doğrulukla yazdırması kolaydır. İlk uyum testleri ve çok düşük yük uygulamaları için idealdir. Ancak, kırılgandır ve düşük bir ısı sapma sıcaklığına sahiptir.

• PETG: Harika bir çok yönlüdür. PLA'ya göre daha iyi tokluk ve kimyasal direnç sunar. PETG, aşırı aşınmaya maruz kalmayan işlevsel parçalar için iyi bir başlangıç noktasıdır.

Fonksiyonel Kullanım İçin: Naylon

Naylon, işlevsel dişliler için üstün malzemedir. Mükemmel tokluğa ve düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir, bu da aşınmayı önemli ölçüde azaltan doğal kendi kendini yağlama özellikleri sağlar.

• Kritik Not: Naylon higroskopiktir; havadan nemi emer. Baskı hatalarını ve kırılgan parçaları önlemek için Naylon filamentinizi yazdırmadan önce kurutmalı ve kuru bir kutuda saklamalısınız.

Yüksek Mukavemetli Uygulamalar İçin: Takviyeli Kompozitler

Karbon Fiber Takviyeli Naylon (CF-Naylon) olağanüstü sertlik ve mukavemet sunar. Sertliğin çok önemli olduğu yüksek gerilimli uygulamalar için uygundur.

• Donanım Gereksinimi: Karbon fiberler aşındırıcıdır. CF-Naylon ile baskı yapmak, standart pirinç nozüllerin hızlı aşınmasını önlemek için sertleştirilmiş çelik bir nozül gerektirir.Dilimleyici Ayarları: Bir Modeli Güçlü Bir Parçaya Çevirmek

Dilimleyici yazılımınız (örneğin, Cura, PrusaSlicer, Simplify3D), 3B modeli yazıcı için talimatlara çevirir. Doğru ayarlar, dişlinizin mukavemetini ve doğruluğunu en üst düzeye çıkarmak için çok önemlidir.

Baskı Yönü Pazarlık Edilemez

Dişlileri ve zincir dişlilerini her zaman baskı yatağına düz olarak yazdırın.

Bu yönlendirme, katmanları dişlinin yüzeyine paralel hizalar. Bu, dişli dişlerindeki kesme kuvvetlerinin, daha zayıf katmanlar arası bağlara değil, filamentin sürekli ipliklerine karşı etki etmesini sağlar.Duvar Kalınlığı Gücün Anahtarıdır

Duvar/çevre sayısını artırmak, bir dişli dişini güçlendirmenin en etkili yoludur. Daha yüksek bir sayı, tüm dişin zayıf dolgu yerine katı çevrelerden oluşmasını sağlar.Tavsiye:

• Duvar sayısını 4-6 çevre olarak ayarlayın.Doğruluk ve Dolgu İçin İnce Ayar Yapın

Katman Yüksekliği:

• Daha küçük bir katman yüksekliği (örneğin, 0,1 mm - 0,15 mm) kullanın. Bu, involute eğrisinin daha pürüzsüz, daha doğru bir yaklaşımını oluşturur.Baskı Hızı:

• Özellikle dış duvarlar için baskı hızını azaltın. Daha yavaş hızlar, boyutsal doğruluğu artırır.Dolgu:

• Izgara, Kübik veya Gyroid gibi güçlü bir desenle yüksek bir dolgu yoğunluğu (%50-100) kullanın.Son İşleme: Ham Bir Baskıdan Bitmiş Bir Parçaya

Ham bir baskı nadiren bitmiş bir parçadır. Uygun uyum, yüzey ve performansı sağlamak için son işleme adımları gereklidir.

Temel Temizlik ve Boyutsal Doğruluk

İlk olarak, destek malzemesini, kenarları veya baskı eserlerini çıkarın. Basılı bir dişlinin merkez deliği (delik) genellikle biraz küçüktür. Deliği, mil veya şaft üzerinde mükemmel bir uyum için hassas hedef çapına getirmek için bir

matkap ucu veya bir raybakullanın.Uzun Ömür İçin Yağlama

Yağlama, tüm işlevsel dişliler için gereklidir.

Sürtünmeyi ve aşınmayı önemli ölçüde azaltarak parçanın çalışma ömrünü uzatır. Beyaz lityum veya silikon bazlı bir yağlayıcı gibi plastik için güvenli bir gres kullanın.Gelişmiş: Nihai Mukavemet İçin Tavlama

Naylon gibi malzemeler için, tavlama performansı önemli ölçüde artırabilir. Bu işlem, parçayı erime noktasının altında bir fırında ısıtmayı ve ardından yavaşça soğumaya bırakmayı içerir. Tavlama, baskı işleminden kaynaklanan iç gerilmeleri giderir ve polimerin kristalliğini artırarak daha güçlü, daha sert bir parça ve daha iyi katman yapışması sağlar.

Test Etme, Yineleme ve Sorun Giderme

İlk baskınız mükemmel olmayabilir. 3B baskının gücü, hızlı yinelemede yatar. Parçalarınızı test edin ve hataları öğrenme fırsatı olarak kullanın.

Sorun

İşlevsel dişlileri ve zincir dişlilerini 3B olarak başarıyla yazdırmak, sistematik bir süreçtir. Her aşamada ayrıntılara dikkat etmeyi gerektirir. Tasarımı, malzeme bilimini ve baskı ayarlarını entegre ederek, projenizin ihtiyaçlarına göre uyarlanmış sağlam mekanik bileşenler oluşturabilirsiniz.

Bu dört altın kuralı unutmayın:

Boşluk ile Tasarlayın:

1. CAD modelinizde her zaman boşluk ekleyin.Kalın Duvarlarla Düz Yazdırın:

2. Parçaları yatakta düz yönlendirin ve 4+ çevre kullanın.Doğru Malzemeyi Seçin:

3. İşlevsel, aşınmaya dayanıklı parçalar için Naylon kullanın.Her Zaman Yağlayın:

4. Az miktarda gres, hizmet ömrünü önemli ölçüde uzatır.Projeniz polimerlerin sunabileceğinin ötesinde performans talep ettiğinde, endüstriyel sınıf sonuçlar için metal 3B baskı sağlayan profesyonel üretim hizmetlerini düşünün.