Наверное, каждый из нас хотя бы раз в жизни сталкивался с проблемой износа или поломки пластиковых зубчатых шестерней в различных механизмах. Пластиковые шестерни встречаются нам с детства в разнообразных игрушках: машинках, железных дорогах, вертолетах и т.д. Позже поломка зубчатых шестерен приносит нам неприятности, выводя из строя бытовую, аудиотехнику и даже некоторые системы автомобилей или других транспортных средств. Казалось бы, это мелкая деталь из пластика, которую просто заменить и все снова заработает, но на деле получается, что шестерни для конкретного изделия, конкретной модели просто не найти в магазинах, а часто их не бывает даже у официальных дилеров, либо они продаются комплектом всего узла механизма и имеют соответствующую стоимость.
С подобными проблемами к нам и обращаются наши заказчики. Разнообразие сфер применений очень большое:
ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ.
3D-моделирование:
Как правило, у наших клиентов на руках имеется только сломанная шестерня. Либо у шестерни «слизало» зубы о металлические части механизма, либо шестерня треснула на несколько частей. Даже в таком состоянии шестерни пригодны для восстановления.
Первым этапом в процессе восстановления или создания новой шестерни является 3D-моделирование (оцифровка оригинальной детали). С оригинальной детали снимаются все необходимые размеры, для несложных шестеренок как правило достаточно знать: количество зубьев, внешний диаметр шестерни (диаметр окружности вершин), высоту (толщину) зубчатого колеса, диаметр вала, на который будет посажена шестерня. По этим параметрам в специализированной программе рассчитывается контур зубчатого колеса для дальнейшего перевода его в 3D-модель.
Контур будет использоваться как «эскиз» в программе для 3D-моделирования, по нему делаем вытяжку, придаем модели объем.
Если шестерня более сложная, могут потребоваться дополнительные параметры. В том случае, если у вас нет возможности привезти деталь к нам в офис, то можно самостоятельно снять все параметры с шестерни и выслать нам на почту или в мессенджеры, наши специалисты всегда готовы дать необходимую консультацию и указать, что именно требуется для продолжения работы. Гораздо упростит (и удешевит) процесс восстановления шестерни, если вы обладаете навыком моделирования, можно сделать 3D-модель шестерни самостоятельно и отправить её нам на почту. Однако, при моделировании надо учитывать допуски на усадку и особенности 3D-печати.
3D-печать:
После того, как мы получили 3D-модель нужной нам шестерни, можно приступать к 3D-печати. Не будем здесь объяснять все особенности процесса 3D-печати, вы можете сами прочитать про него по ссылке тут, либо найти в интернете, где уже и так много статей на эту тему. Расскажем только про нюансы, которые касаются именно печати шестерней.
Существуют некоторые ограничения для изготовления зубчатых колес:
- Минимальный размер зуба. Как правило печать колес становится невозможно при модуле зубчатого колеса менее M=0.4, это связано в первую очередь с тем, что при таких параметрах зубья становятся слишком мелкими, что 3D-принтеру уже сложно их проработать даже при самом максимальном разрешении печати.
- Минимальный размер стенки. Этот параметр ограничивается размерами посадочного диаметра отверстия, особенно если на шестерне есть ступица. Минимальный размер стенки для 3D-печати составляет 1мм(!). Тонкие стенки не смогут гарантировать достаточный запас прочности для ваших деталей.
- Поддержки. Выступающие за пределы плоскостей зубчатого колеса ступицы, так же создают еще одну проблему для 3D-печати – необходимость использования поддержек.
Поддержки на таких деталях удаляются просто, но дают не совсем ровную поверхность. Часто это не так важно для работы шестерни, но есть случаи, где относительно гладкая поверхность важна, в таком случае ступица печатается отдельно, а сама деталь ложится поверхностью на стол 3D-принтера. После изготовления ступица и основная деталь склеиваются.
Материалы.
Какие материалы для печати мы используем? Для того, чтобы подобрать материал печати шестерни мы узнаем у наших заказчиков: где будет использоваться зубчатое колесо, в какой среде происходит его эксплуатация, а также какие нагрузки на него воздействуют. Исходя из полученной информации, мы подбираем материал для печати.
В том случае, если шестерня используется в сухих условия при нормальной температуре и на нее нет воздействия каких-либо химических веществ, мы используем PLA пластик. Опытным путем удалось установить, что шестерни, напечатанные из PLA пластика, имеют хорошие показатели прочности и устойчивости к истиранию, даже работая в паре с металлическими зубчатыми элементами.
Для случаев, когда зубчатые колеса будут использоваться в условиях, отличающихся от нормальных: с повышенной температурой или в соприкосновении с химическими реагентами, выбором материала может стать: ABS, Nylon, PP(полипропилен) или даже PVD(полиэтилен высокого давления), в зависимости от условий эксплуатации.
Стоимость изготовления. Как образуется цена.
Стоимость изготовления шестерни зависит от следующих факторов:
- Необходимость 3D-моделирования – как мы говорили ранее, при условии, что вы сами можете сделать 3D-модель, вы экономите на этом этапе производства. Однако мы не сможем гарантировать, что зубчатое колесо будет спроектировано верно с учетом всех нюансов 3D-печати.
- Стоимость моделирования от 500р. (минимальная стоимость) – зависит от сложности изготавливаемого изделия, согласовывается в самом начале. Как правило стоимость моделирования для шестерён не превышает 1000р.
- Стоимость 3D-печати от 300р. (минимальная стоимость) – стоимость печати рассчитывается в программе подготовки к 3D-печати (слайсере) по готовой 3D-модели, поэтому «предсказать» стоимость изделия по картинке или по чертежу практически не реально. Однако, как показывает практика, стоимость печати одной шестерни зачастую не превышает 1000р.
Вот несколько примеров из нашей практики с их стоимостью:
Шестерня двойная 37.5мм - 136р.
