Beste 3D-printmateriaal/filament voor tandwielen!

Er zijn veel soorten 3D-printfilamenten die kunnen worden gebruikt voor het maken van tandwielen. Elk filament heeft zijn eigen eigenschappen en gedragingen. Er zijn verschillende soorten zoals nylon, ABS, PLA, PETG en andere.

De meeste 3D-printers worden geleverd met 1 type filament, dus je zult in andere moeten investeren als je wilt experimenteren met andere filamenten voor verschillende doeleinden, zoals het printen van tandwielen.

Het selecteren van een geschikt materiaal voor uw 3D-geprinte tandwielen is niet zo eenvoudig als kijken naar de mechanische eigenschappen, aangezien er verschillende andere factoren zijn waarmee u rekening moet houden, waaronder printgemak, afwerkingskwaliteit en kosten.

In dit artikel bekijk ik mijn favoriete materialen voor 3D-geprinte tandwielen. Ik heb geëxperimenteerd met verschillende 3D-printmaterialen om verschillende soorten tandwielen te maken en hier is mijn conclusie.

Beste 3D-printmateriaal/filament voor tandwielen

Kortom, elk thermoplastisch filament heeft zijn voor- en nadelen. Nylon heeft de beste sterkte, PETG heeft de beste prestaties bij lage temperaturen, ABS heeft de beste slagvastheid en PLA zit daar ergens tussenin. Kiezen tussen deze materialen is een afweging op basis van uw specifieke behoeften.

Over het algemeen gaat nylon het langst mee, ABS zal iets langer meegaan dan PLA, wat op zijn beurt iets langer zal overleven dan PETG.

Nylon is het beste filament om tandwielen mee te printen vanwege zijn sterkte, weerstand tegen hoge temperaturen en omdat het geen smering nodig heeft om de tandwielen goed te laten werken. PLA is een goede tweede in termen van sterkte, maar het is niet bestand tegen hoge temperaturen en zal vervormen wanneer het 45 °C-50 °C bereikt. ABS en PETG worden niet aanbevolen voor versnellingen.

1. Nylon

Ik zou zeggen als je iets wilt dat niet erg broos is en gemakkelijk te bedrukken is, blijf dan bij Nylon. Het is een bioplastic gemaakt van hernieuwbare bronnen dat eruitziet als zijde en aanvoelt als zijde wanneer ermee wordt geprint. Het voelt glad, sterk en flexibel aan.

Nylon's lage wrijvingscoëfficiënt, hoge smelttemperatuur en hoge hechting tussen de lagen maken het het ideale materiaal voor 3D-geprinte tandwielen.

De grote affiniteit van nylon voor water kan echter problematisch zijn, omdat dit inconsistente resultaten kan opleveren. Extrusieprinters brengen het materiaal op dezelfde manier aan op een heet lijmpistool en het probleem is dat nylon water absorbeert als een spons, waardoor het opzwelt en ontstaat. allerlei problemen tijdens het afdrukken.

Nylon filament neemt vocht op uit de lucht, waardoor het filament opzwelt. Tussen 1% en 3% watergehalte kan ervoor zorgen dat het materiaal faalt wanneer het wordt afgedrukt, en tussen 5% tot 8% begint het te absorberen in het 3D-geprinte deel.

Dit veroorzaakt niet alleen problemen tijdens het printproces, maar verkort de levensduur van het eindproduct aanzienlijk en maakt het ongeschikt voor gebruik buitenshuis.

Gezien deze sterke en zwakke punten is nylon nog steeds een uitstekende kandidaat voor 3D-printapparatuur.

Laten we nu eens kijken naar de drie meest gebruikte materialen bij 3D-printen; PLA, ABS en PETG.

2. PLA

Voor 3D-printen zijn er veel goede dingen te zeggen over PLA. Laten we beginnen met het feit dat de kosten laag zijn, namelijk $ 20/kg per spoel, en als je eenmaal rekening houdt met de elektriciteitskosten, aangezien je geen extreem hoge afdruktemperatuur nodig hebt zoals bij ABS, eindigt PLA tot een fantastisch filament in het algemeen.

Het heeft een uitstekende flexibiliteit en behoudt nog steeds goede sterkte- en slijtage-eigenschappen, daarom beschouw ik het als een veel beter materiaal voor tandwielen dan ABS en PETG, maar niet zo goed als nylon.

PLA kan echter niet tegen hoge temperaturen en zal zelfs gaan vervormen als het in de zomer buiten in de zon wordt gelaten.

Houd daar dus rekening mee bij het kiezen van welk filament je gaat gebruiken; Als de tandwielen worden blootgesteld aan hoge temperaturen, overweeg dan nylon, zo niet, dan zal PLA wonderen verrichten!

3. ABS

Je hebt waarschijnlijk al eens geprobeerd om tandwielen met ABS te maken, maar ontdekte dat het materiaal zelf niet zo geschikt is voor tandwielen.

Enerzijds, omdat het op een zeer hoge temperatuur moet worden afgedrukt, met een verwarmd bed en in een gesloten printer (over het algemeen), kan het enkele pogingen kosten voordat u uw versnellingen correct kunt afdrukken, aangezien ABS erg vatbaar voor kromtrekken vanwege de hoge afdruktemperatuur.

Niet alleen dat, maar als je twee identieke tandwielen van PLA en ABS vergelijkt, kan die van ABS niet dezelfde krachten weerstaan ​​als PLA.

Probeer het eigenlijk zelf:druk een paar tandwielen af ​​met elk materiaal en oefen met een tang kracht uit op de tandwielen. Je zult merken dat degene gemaakt van ABS gemakkelijk verplettert, terwijl degene gemaakt van PLA bijna onverwoestbaar is.

Ten slotte produceert ABS giftige dampen tijdens het printen, wat nog een reden is om het niet te gebruiken, althans niet voor tandwielen.

4. PETG

PETG is over het algemeen iets goedkoper dan ABS en iets duurder dan PLA.

Zowel PLA als ABS zijn goedkoper, steviger en stijver dan PETG, dat op zichzelf een goed materiaal is voor sommige dingen, maar het is niet de beste keuze voor algemeen uitrustingsontwerp.

Na het bekijken van gegevens over de materiaaleigenschappen, zet ik PETG onderaan mijn lijst. Hoewel het een kneedbaar materiaal is, is het ook zachter, flexibeler en minder krasbestendig dan ABS of PLA, waardoor het een slechtere keuze is voor tandwielen.

PETG is ook hygroscopisch, net als nylon, en moet voor gebruik worden voorgedroogd om mogelijke problemen te voorkomen. Een andere veel voorkomende klacht over PETG is dat het bros is. Een van de redenen hiervoor is de lagere glasovergangstemperatuur, aangezien het begint te verzachten bij 80°C, terwijl ABS bijvoorbeeld temperaturen tot ~100°C kan verdragen, en nylon tot minstens 120°C

Dus omdat het niet zo goed bestand is tegen hoge temperaturen, maar het heeft ook een aantal andere problemen, zou ik PETG niet aanbevelen voor tandwielen boven nylon of PLA.

Smering van 3D-geprinte tandwielen

Smering vermindert wrijving en slijtage. Nu heb ik geen goede manier om slijtage te meten, dus ik kan niet zeggen of het smeren van plastic onderdelen ervoor zorgt dat ze langer meegaan of niet, maar ik kan je uit ervaring vertellen dat plastic onderdelen in sommige gevallen langer meegaan als ze zijn gesmeerd.

Als u kunststof tandwielen met tanden gebruikt in plaats van robuustere spiebanen, kan smering slijtage en geluid verminderen en ook de efficiëntie verbeteren.

De veelgebruikte methoden om een ​​oppervlak met vet of olie te 'smeren' om slijtage en wrijving te voorkomen, zijn echter niet ideaal voor onervaren mensen, omdat ze vaak het verkeerde soort vet gebruiken voor PLA, ABS en PETG.

De eerste stap bij het kiezen van een goed smeermiddel voor tandwielen is om erachter te komen met welk type plastic je werkt. Verschillende soorten kunststoffen reageren op verschillende soorten smeermiddelen. Een vuistregel is dat plastic filamenten vaak op aardolie zijn gebaseerd en compatibel zijn met smeermiddel op aardoliebasis.

Nylon en ABS zijn polymeren die zijn afgeleid van petrochemicaliën, dus ze zullen in orde zijn met het juiste smeermiddel op oliebasis.

PLA en PET hebben daarentegen een meer plantaardige chemische samenstelling. Als zodanig hebben deze de neiging om beter te reageren op minder viskeuze plantaardige oliën. Door het type olie of vet dat u gebruikt te wijzigen, kunt u de prestaties van uw printer aanpassen aan uw behoeften.

Witte smeermiddelen op lithium-, PTFE- en siliconenbasis zijn zeer geschikt voor algemeen gebruik. Ze zijn de beste keuze voor een lange levensduur zonder dat ze vaak opnieuw moeten worden aangebracht.

Nylon heeft echter over het algemeen zeer acceptabele resultaten en u hoeft geen enkele vorm van fysieke smering aan de tandwielen toe te voegen.

Ik heb een paar tandwielen gemaakt die nu al meer dan 3 maanden werken zonder enige vorm van smering zonder een enkele versnellingsfout.

3D-printen met sterkere versnellingen

Hoewel de belangrijkste factor in termen van sterkte het materiaal zelf is, zijn er een aantal afdrukinstellingen die u ook kunnen helpen om een ​​sterker onderdeel te bereiken.

Zorg ervoor dat het filament voldoende is opgewarmd

Bij Fused Deposition Modeling (FDM) moeten de afgedrukte lagen aan elkaar worden gehecht tot een vast onderdeel; De eerste laag versmelt met de laatste laag, enzovoort, en hogere temperaturen resulteren meestal in een beter "smelten" van de lagen, waardoor ze sterker worden.

Infill-overlap vergroten

Opvuloverlapping is het gebied van de omtrek dat overlapt met een opvullaag. De overlap is nodig om een ​​betere sterkte te bereiken tussen de vulling en de omtrek.

Door de hoogte van uw laag te vergroten, wordt het meestal gemakkelijker om een ​​goede hechting te bereiken tussen een opvullaag en de omtrek. Als u ervoor kiest om dit te doen, moet u een exponentiële toename van uw laaghoogte vermijden, omdat dit kan leiden tot krullen op kleinere delen.

Koeling uitschakelen of verminderen

Laaghechting is uiterst belangrijk en de sleutel om dit te bereiken is om de druktemperatuur en de temperatuur van de vorige laag hoog genoeg te houden. Dit is moeilijker te bereiken wanneer elke laag actief wordt gekoeld.

Koeling is een controversieel onderwerp in 3D-printen en de meningen hierover variëren van "koeling is essentieel voor afdrukken van hoge kwaliteit" tot "koeling verbetert de afdrukkwaliteit helemaal niet".

Voor zover ik weet, is koeling een groot probleem voor 3D-printen. Hierdoor kunnen onderdelen zonder gebreken worden gemaakt en zijn veel moeilijke vormen alleen mogelijk door koeling. Maar er is een compromis verbonden aan koeling, namelijk oppervlaktekwaliteit in ruil voor sterkte.

Als het uw doel is om maximale kracht te bereiken, verminder dan de koeling of schakel deze volledig uit.

Optimale laaghoogte

Een van de belangrijkste 'regels' van 3D-printsnelheden is dat met toenemende laaghoogte de snelheid toeneemt, terwijl de sterkte en kwaliteit van 3D-prints afnemen.

Hoe strakker de laaghoogte, hoe beter de laaghechting, en dus minder open ruimte voor zwakke plekken in uw print.

Welke vulling moet je gebruiken voor Gears?

De eerste keer dat ik eraan dacht om tandwielen te printen, was ik er zeker van dat 100% opvulling de sterkste uitrusting zou opleveren.

Maar dat was niet het geval en de tandwielen die ik printte met 50% infill waren net zo sterk als degene die ik printte met 100%.

Kortom, het is niet nodig om meer dan 50% infill te gaan, althans niet in mijn eigen ervaring.

Vergelijkingstabel

Conclusie

Nylon is de voor de hand liggende keuze om alle redenen die ik noemde, maar de meesten van ons hebben nylon niet klaar voor gebruik.

PLA levert echter fantastische resultaten op en creëert sterke en betrouwbare tandwielen en gelukkig is het een materiaal dat elke maker meestal beschikbaar heeft en klaar is om mee te worden bedrukt.

Dus, als je toegang hebt tot Nylon, gebruik die dan. Anders zal PLA het prima doen!

Ik hoop dat deze informatie nuttig was!

Heb een geweldige dag!

Bekijk onze sectie met aanbevolen producten

We hebben een sectie met aanbevolen producten gemaakt waarmee u het giswerk kunt verwijderen en de tijd kunt verminderen die u besteedt aan het onderzoeken van welke printer, filament of upgrades u moet krijgen, omdat we weten dat dit een zeer ontmoedigende taak kan zijn en over het algemeen tot veel verwarring leidt .

We hebben slechts een handvol 3D-printers geselecteerd die we goed vinden voor zowel beginners als gevorderden, en zelfs experts, waardoor de beslissing gemakkelijker wordt, en de filamenten, evenals de vermelde upgrades, zijn allemaal door ons getest en zorgvuldig geselecteerd , zodat u weet dat welke u ook kiest, zal werken zoals bedoeld.