Печать планетарного редуктора на 3D-принтере: особенности, достоинства и недостатки

Технология 3D-печати позволяет успешно моделировать и печатать самые разные изделия, в том числе и отличающиеся повышенной сложностью. Печать редуктора на  3D-принтере  в домашних условиях имеет некоторые особенности и требует подготовки, но при этом вполне возможна.

• Редуктор на 3D-принтере
• Как выбрать модель для редуктора на 3D-принтере?
• Как печатать планетарный редуктор на 3D-принтере: пошаговая инструкция
• Ошибки и способы их избежать

Редуктор на 3D-принтере

Редуктор представляет собой механизм, в котором преобразуется крутящий момент и мощность двигателя. Этот элемент присутствует практически в любом станке, автомобиле или другом механическом устройстве. С технической точки зрения, редуктор – это совокупность шестеренок, которые взаимодействуют друг с другом и заданным образом понижают количество оборотов двигателя до необходимой скорости вращения исполняющего узла.

В наиболее простом варианте устройство редуктора включает зацепление из основной шестерни и колеса с зубьями. В момент контакта деталей передается крутящий момент. Число вращений деталей при этом разное, этот показатель зависит от диаметра деталей и числа зубьев на них.

Шестерни и колеса должны быть неподвижно закреплены на валах или быть изготовленными совместно с ними. Устройство состоит из:

• корпуса;
• крышки;
• зацепляющей пары;
• валов;
• подшипников;
• уплотнительных колец.

Планетарный редуктор – подвид данных устройств, механизм, в котором размещены одна или несколько планетарных передач.

Планетарная передача состоит из следующих элементов:

• солнечной шестеренки, которая находится в центральной части механизма;
• сателлитов – шестерен, которые размещены таким образом, чтобы постоянно находиться в контакте с центральной шестерней;
• эпицикла – колеса с внешними зубьями и одним внутренним зубом, которое находится в зацеплении с сателлитами;
• водила – соединительного элемента для сателлитов.

Принцип устройства редуктора основан на последовательной передаче момента вращения от одного вала к другому через взаимодействие зубчатых деталей, статично закрепленных внутри корпуса.

Печать редуктора на домашнем 3D-принтере имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам можно отнести:

• Возможность создать деталь, идеально подходящую в данной ситуации. Пользователь может учесть все необходимые размеры и разработать модель под свои запросы.
• Сравнительно меньшую стоимость, чем при покупке готовой.
• Возможность быстро создать замену детали, которая вышла из строя. Не нужно искать аналогичную в продаже и заказывать доставку.
• Созданная самостоятельно деталь будет иметь меньший вес и габариты.
• Конструкцию можно оптимизировать под конкретный проект.

К недостаткам относятся:

• необходимость создания точной модели редуктора;
• сравнительно меньшая точность детали, чем у изделий, произведенных промышленным способом.

Как выбрать модель для редуктора на 3D-принтере?

Чаще всего современные 3D-принтеры в работе используют файлы, сохраненные в формате STL. Они описывают геометрические особенности заданного объекта в трехмерной системе координат, не уделяя внимания при этом цвету, текстуре и прочим атрибутам модели.

Создать такой файл можно в любой инженерной программе, в том числе CAD, «Компас» и др.

 ВАЖНО!  Для разработки моделей шестеренок необходимо, чтобы выбранная программа имела соответствующий модуль.

При разработке моделей необходимо учесть следующие параметры детали:

• желаемый диаметр;
• количество зубьев шестеренки;
• диаметр и количество зубьев приводного колеса;
• скорость вращения;
• окружную силу;
• нагрузку на ротор;
• коэффициенты зазора и смещения.

Модель для редуктора должна быть выбрана таким образом, чтобы в максимальной степени соответствовать своему предназначению.

Как печатать планетарный редуктор на 3D-принтере: пошаговая инструкция

Печать планетарного редуктора на 3D-принтере следует начать с разработки модели. Для этого потребуется:

• открыть одно из приложений, в котором доступна функция моделирования шестеренок;
• запустить расчет параметров модели и указать количество зубьев в шестеренках;
• указать модуль, рассчитав показатель исходя из диаметра зубьев и диаметра модели;
• указать коэффициент зазора (0,4 %), чтобы избежать закусывания при работе;
• указать коэффициент смещения;
• сформировать модель шестеренки;
• построить модель корпуса детали;
• модель экспортировать и сохранить в читаемом для принтера формате.

Далее потребуется настроить параметры печати 3D-принтера. Для этого следует:

1. Выставить параметры печати принтера, с учетом используемого материала. Рекомендуется печатать изделие с использованием поддерживающих конструкций, напечатанных в виде прямых линий.
2. Сохранить модель и переместить ее в память принтера.
3. Перед началом печати следует отрегулировать стол, чтобы избежать деформации детали.
4. Когда стол отрегулирован, необходимо запустить печать и дождаться нагрева экструдера до оптимальной температуры.
5. Перед началом печати также следует повысить адгезию поверхности рабочего стола, покрыв ее специальным составом или пленкой. Сделать это нужно непосредственно перед началом печати, в противном случае сцепление детали с поверхностью будет недостаточным.
6. Во время печати следует защитить деталь от возможных сквозняков, закрыв камеру принтера.
7. После завершения печати изделие необходимо снять с поверхности стола и зачистить, убрав опорные конструкции.
8. Когда все детали изделия будут напечатаны, конструкцию необходимо собрать и проверить, при необходимости проведя постобработку.

Ошибки и способы их избежать

Самыми распространенными ошибками при печати являются неверно выставленная температура печати, скорость печати слоев и недостаточная адгезия первого слоя.

Для того чтобы печать редуктора прошла по плану, необходимо:

• Отрегулировать принтер таким образом, чтобы избежать заеданий и прерывистого движения.
• Добиться оптимальной температуры в помещении или закрыть принтер специальным кожухом, чтобы избежать сквозняков. Если температурный режим собьется, изделие может деформироваться.
• Правильно подобрать филамент. Редуктор будет подвергаться серьезным нагрузкам в ходе эксплуатации, поэтому выбранный пластик должен быть долговечным и ударопрочным. Также рекомендуется выбрать пластик, в меньшей степени подверженный усадке, например, ABS.
• Отрегулировать скорость подачи нити в экструдер и температуру ее нагревания. Слишком высокая степень нагрева может привести к появлению «паутины», которая испортит изделие, и печать придется начинать заново.
• Эксплуатационные характеристики напечатанного изделия напрямую зависят от того, насколько качественно удалены опорные конструкции. Для наилучшего эффекта рекомендуется отмывать изделие в ультразвуковых ваннах со специальным составом.

Печать редуктора на домашнем 3D-принтере – процедура, требующая тщательной подготовки. Но при этом напечатанное по индивидуальным параметрам изделие будет гораздо эффективнее в эксплуатации и даст возможность его владельцу существенно сэкономить как деньги, так и время.