Een 3D-geprinte Tesla Turbine Ontwerpen – Deel 2: Lagerbehuizing Ontwikkeling

Inleiding

In de tweede aflevering van ons tweedelige serie, leggen we uit hoe een gefreesde Tesla-turbine te retrofitten met Markforged-delen. Het eerste artikel introduceerde Tesla-turbines, identificeerde componenten ideaal voor 3D-printen, en verving de turbinebehuizing door een custom Markforged-deel. Deze entry focust op het overgebleven geprinte element: de lagerbehuizing.

De Tesla Turbine Lagerbehuizing

De turbinebehuizing omhult de asassembly maar contacteert hem niet direct. In plaats daarvan bolt een intermediair component – de lagerbehuizing – op de turbinebehuizing en bevestigt de asassembly met twee perfect concentrische lagers. Door de rotorassembly op de lagerbehuizing te kanteleren, lieten de oorspronkelijke ontwerpers een freeswerker de concentriciteit van de lagergaten gemakkelijk verifiëren. Deze precisie is cruciaal; bij 24.000 rpm kan zelfs een lichte verkeerde uitlijning catastrofale falen veroorzaken. In de oorspronkelijke aluminium behuizing waren de lagerpas-toleranties +0/-0,0004 inch, wat een strakke perspas garandeerde zonder rotatie te hinderen. Hoewel een Markforged-machine dit deel kan produceren, presenteert het een grotere uitdaging dan de turbinebehuizing door de strakkere toleranties en kritieke functie.

Additieve Productie Ontwerpaanpassingen

Het printen van de lagerbehuizing vereist precisie en concentriciteit. Gelukkig ontspant de verlaagde oppervlaktehardheid van Onyx de toleranties iets – het bereiken van +0/-0,001 inch is realistisch vergeleken met de aluminiumvereiste. We moesten ook retaining-ring grooves en overhangende flessen met hoge nauwkeurigheid printen; deze kenmerken vereisen significant supportmateriaal, wat schoon verwijderd wordt met Peel-Off supports. Daarnaast moet het deel een hoog volume vezel accommoderen, vooral rond de lagers, om dimensionele stabiliteit te behouden. Het ontwerp laat zes vezellagen rond elke lager toe, wat voldoende versterking biedt.

De Behuizing Printen

Om onze aanpak te valideren, printten we twee versies van de lagerbehuizing: één op de Mark Two Enterprise en een andere op de Mark X, elk geëvalueerd met laser dimensionale verificatie.

Mark Two Behuizing

Op de Mark Two berusten strakke toleranties op onafhankelijk gemeten eenheidstesten. Door eenheidstest-ringen voor elke lagerpas te printen en te meten, itereerden we tweemaal, passten de CAD-afmetingen aan, en incorporeerde de verfijnde afmetingen in het volledige deel. Pas na het verifiëren van de complete behuizing voegden we de hardware toe. Bij succes bereikten de lagers een strakke perspas en integreerden ze naadloos met de turbinebehuizing.

Mark X Behuizing

Hoewel de Mark X ook op menselijke validatie steunt, vereenvoudigt laser dimensionale scanning de workflow. Door lagen die de kritieke lagerpasses bevatten te scannen, verifiëren we toleranties in real-time zonder schuifmaat. We haalden beide toleranties bij de eerste poging, wat de noodzaak voor herprints elimineerde. Dit handsoff-proces is efficiënter dan eenheidstesten.

Conclusie

Ondanks de complexiteit, demonstreert de lagerbehuizing de haalbaarheid van strak-tolerantie 3D-printen voor hoog-presterende componenten. We bevestigden functionele delen op zowel de Mark Two als Mark X met minimale ontwerpwijzigingen, en beide behuizingen maken foutloze rotorrotatie mogelijk.

Wilt u meer Markforged-toepassingen verkennen? Volg ons op Facebook, Twitter, Instagram en LinkedIn voor updates!