Ingranaggi stampati in 3D in PA 12: progettazione, limiti e lubrificazione

Dove gli ingranaggi in nylon SLS hanno senso

• Prototipi di riduttori e meccanismi, per testarne il funzionamento prima dello stampaggio o della lavorazione a macchina.
• Meccanismi per impieghi leggeri: regolatori, quadranti, azionamenti di piccoli dispositivi, attuatori con carichi moderati.
• Banchi di prova, dime e automazione: ingranaggi su misura che sarebbero costosi da lavorare singolarmente a macchina.
• Pezzi di ricambio per macchine e dispositivi in cui l'originale non è più disponibile.
• Parti integrate: un ingranaggio con una camma, una leva, un mozzo o una flangia di montaggio in un unico pezzo.

Il fattore comune: carichi moderati, velocità moderate e valore nella libertà di progettazione o nella velocità. Per un ingranaggio che deve trasmettere una coppia elevata in modo continuo per anni, un ingranaggio stampato o lavorato a macchina realizzato per tale scopo è solitamente la scelta giusta.

Cosa offre il materiale

Il PA 12 è una poliammide tenace e a basso attrito con un basso assorbimento di umidità, per cui le sue dimensioni rimangono stabili in presenza di aria umida. Per la PA 2200, la polvere che stampiamo, EOS indica un punto di fusione di 176 °C, una resistenza alla trazione di 48 MPa all'interno degli strati e di 42 MPa attraverso di essi, e un allungamento a rottura del 18 % contro il 4 %. La rigidità diminuisce all'aumentare della temperatura, quindi un ingranaggio che si riscalda durante il funzionamento sopporta un carico minore. La guida al nylon PA12 offre il quadro completo.

Regole di progettazione per gli ingranaggi SLS

Usi la geometria ad evolvente standard

Generi il profilo del dente con il Suo strumento per ingranaggi CAD piuttosto che disegnarlo a mano. Gli ingranaggi ad evolvente standard ingranano fluidamente e sono facili da sostituire in seguito con versioni stampate o lavorate a macchina.

Preferisca denti più grandi

Gli strati hanno uno spessore di circa un decimo di millimetro (EOS indica 0,12 mm per il processo PA 2200) e la superficie è leggermente granulosa. I denti molto fini perdono il loro profilo e sopportano poco carico. Un modulo più grande offre denti più precisi e maggiore resistenza; se lo spazio lo consente, scelga l'ingranaggio più grezzo.

Pianifichi il gioco e l'interasse

La nostra linea guida di progettazione per il PA 12 sinterizzato al laser è una tolleranza generale del ±0,3 % con un limite inferiore di ±0,3 mm. Due ingranaggi stampati progettati con gioco zero si bloccheranno. Dia alla coppia del gioco nell'ingranamento e, se l'interasse è stabilito dal Suo alloggiamento, tenga conto della tolleranza di entrambi gli ingranaggi e dell'alloggiamento. Per fori dell'albero precisi, li progetti al valore nominale e li alesi dopo la stampa. Maggiori informazioni in Tolleranze e giochi SLS.

Realizzi denti sufficientemente larghi

Una fascia più larga distribuisce il carico. Gli ingranaggi in plastica sono solitamente realizzati più larghi rispetto a quelli in acciaio per lo stesso impiego.

Progetti il mozzo per la coppia

Un foro rotondo su un albero liscio scivolerà. Usi un profilo a D, una chiavetta, un esagono o un mozzo di serraggio, oppure progetti per un inserto metallico (veda filettature e inserti inseriti a caldo in SLS PA 12). La coppia che la connessione può sopportare dipende dalla geometria e dal carico; per trasmissioni critiche, faccia revisionare il progetto.

Pareti uniformi, nessun blocco solido

Le sezioni solide spesse si ritirano più di quelle sottili mentre il pezzo si raffredda. Un grande ingranaggio con un disco solido può deviare più di uno con un nastro e raggi o nervature. Mantenga bilanciato lo spessore del cerchio, del nastro e del mozzo.

Orientamento

Un ingranaggio stampato con la faccia nel piano del layer ha i denti formati nella direzione più resistente e un profilo del dente pulito senza gradini tra i layer. La preparazione della stampa sceglie l'orientamento per l'intero lavoro di stampa; se un ingranaggio è critico, lo segnali.

Lubrificazione, rodaggio e usura

• Il funzionamento a secco è possibile con carichi leggeri ed è uno dei vantaggi degli ingranaggi in nylon.
• La lubrificazione riduce l'usura e il rumore a carichi più elevati. Utilizzi un lubrificante compatibile con la poliammide; la superficie leggermente porosa ne assorbe una parte, quindi lo applichi nuovamente dopo il rodaggio.
• Rodaggio: le prime ore levigano le superfici di contatto. Si aspetti un po' di polvere sottile.
• Accoppiamento: un ingranaggio in nylon che scorre contro un ingranaggio in acciaio dissipa il calore meglio di due ingranaggi in nylon insieme.
• Il calore è il limite principale: l'attrito riscalda i denti e la rigidità diminuisce. Una velocità o un carico inferiori, o una migliore dissipazione del calore, ne prolungano la durata.

Treni di ingranaggi stampati in opera

Poiché SLS non necessita di supporti, un intero treno di ingranaggi può essere stampato già assemblato nel suo alloggiamento, con ingranaggi su assi integrati. Le regole sono le stesse di qualsiasi assemblaggio stampato in opera: almeno 0,5 mm di spazio tra le superfici in movimento e un percorso per la fuoriuscita della polvere. Questo è ideale per dimostratori e prototipi; per i meccanismi di produzione, ingranaggi separati su alberi di metallo sono solitamente più precisi.

Finitura e colore

Ogni parte viene perlata con microsfere di vetro e lucidata in una DyeMansion Powershot DUAL, inclusa nel prezzo. Secondo DyeMansion, il processo compatta la superficie senza rimuovere materiale, quindi la geometria del dente viene mantenuta e i fianchi diventano più lisci. La tintura con coloranti liquidi TCN è opzionale: colora lo strato superficiale, profondo circa 0,2 mm nel PA 2200 secondo DyeMansion, senza aggiungere un rivestimento, quindi non altera l'ingranamento. Gli ingranaggi in un assemblaggio possono essere codificati a colori con una qualsiasi delle 61 tonalità del catalogo colori, ciascuna prezzata istantaneamente nel calcolatore.

Checklist

• Profilo ad evolvente da uno strumento per ingranaggi CAD.
• Modulo il più grande possibile in base allo spazio consentito.
• Il gioco e l'interasse tengono conto della linea guida di ±0,3 % / ±0,3 mm.
• Fori per alberi progettati alla dimensione nominale e alesati se devono essere precisi.
• Mozzo con profilo a D, chiavetta, esagono o inserto per la coppia.
• Anima e raggi al posto di un disco pieno sugli ingranaggi di grandi dimensioni.
• Carichi e velocità moderati; tenendo conto del calore.
• Coppia di prova stampata per una trasmissione critica.

Le capacità di carico e la durata utile degli ingranaggi in plastica dipendono dall'intero intento progettuale. Per le trasmissioni che sopportano un carico reale, gli specialisti di prototype.builders possono esaminare il progetto con Lei. Per i costi, consulti costi della stampa 3D SLS.

Domande frequenti

È possibile stampare in 3D ingranaggi funzionanti in nylon?

Sì. Gli ingranaggi in PA 12 sinterizzati al laser funzionano bene per prototipi, meccanismi con carichi e velocità moderati, banchi di prova, piccole serie e pezzi di ricambio. Per carichi elevati, alte velocità o lunghi funzionamenti continui, controlli attentamente il progetto e lo testi.

Quale gioco dovrebbero avere gli ingranaggi SLS?

Maggiore rispetto a un ingranaggio lavorato a macchina. Le parti sinterizzate al laser hanno una tolleranza generale di circa ±0,3 % con un limite inferiore di ±0,3 mm (la nostra linea guida di progettazione) e la superficie è leggermente granulosa, quindi la coppia di ingranaggi necessita di gioco nell'ingranamento e nell'interasse. Testi la coppia prima di farvi affidamento.

Gli ingranaggi in nylon SLS necessitano di lubrificazione?

Gli ingranaggi in nylon possono funzionare a secco con carichi leggeri, il che è uno dei loro vantaggi. La lubrificazione riduce l'usura e il rumore a carichi più elevati. Scelga un lubrificante compatibile con la poliammide e ricordi che la superficie SLS leggermente porosa ne assorbe una parte.

Qual è il modulo minimo per gli ingranaggi stampati in 3D in SLS?

Non c'è un minimo fisso, ma i denti molto fini perdono la loro forma a causa dello spessore dello strato e della superficie granulosa. I denti più grandi si stampano in modo più accurato e sopportano un carico maggiore. Per i moduli piccoli, stampi prima una coppia di prova.

Come dovrebbe essere orientato un ingranaggio nella stampante?

Idealmente con la faccia dell'ingranaggio all'interno del piano dello strato, in modo che ogni dente sia formato dagli strati nella sua direzione più resistente e il profilo del dente non sia a gradini. La preparazione della stampa sceglie l'orientamento per l'intero lavoro di stampa; lo segnali se l'ingranaggio è critico.

Un ingranaggio può essere stampato insieme al suo albero?

Sì. SLS può stampare un ingranaggio con un albero integrato, o un treno di ingranaggi già assemblato nel suo alloggiamento, con spazi di almeno 0,5 mm e una via di fuga per la polvere.