Desktop 3D Printing i funkcjonalne części zamienne

Adwokat Open Source i nauczyciel druku 3D w Michigan Tech Dr Joshua Pearce opublikował ostatnio post na blogu Ultimaker o tym, jak używać stacjonarnej drukarki 3D do tworzenia funkcjonalnych, niedrogich części zamiennych do złożonych maszyn wymagających mechanicznej integralności - jak rowery. < / p>

Dr. Zespół Pearce'a nawiązał współpracę z grupą badawczą Johna Gershensona. Dr Pearce, Gershenson, Nagendra Tanikella i Ben Savonen ukończyli badania nad wykorzystaniem otwartych źródeł drukarek 3D do produkcji komponentów popularnego roweru Black Mamba.

Dr. Pearce napisał: "W szczególności zdecydowaliśmy się rozpocząć testy z pedałami, które często zawodzą i mają jasne standardy, mianowicie normy CEN (Europejski Komitet Normalizacyjny) dla rowerów wyścigowych: 1) wytrzymałość statyczną, 2) uderzenie i 3) wytrzymałość dynamiczną."

Najpierw zespoły wykorzystały parametryczny Open Source FreeCAD do zaprojektowania niestandardowego modelu CAD zastępczego pedału; model i pliki STL są dostępne do pobrania w Youmagine. Pedał został wykonany przy użyciu najpopularniejszego materiału do drukowania 3D - biodegradowalnego, niedrogiego PLA.

Najpierw pedał został poddany pionowej sile do 1500 N w wyniku testu wytrzymałości statycznej CEN, w którym nie stwierdzono żadnych pęknięć. Następnie pedał był testowany równomiernie na pedał o obciążeniu równym 3,000 N - jest to faktycznie dwukrotność wymaganej ilości, co oznacza, że ​​pedał znacznie przekroczył standard i, jak powiedział doktor Pearce, był w stanie "wyczyścić pierwszy płot! "

Na pedał zrzucono masę o wartości 15 kg z wysokości 400 mm w górę, 60 mm od powierzchni montażowej, aby wykonać test udarności pedału roweru CEN. Podczas, gdy test spowodował niewielki wgniecenie, nie doszło do złamań - kolejny test minął.

Aby symulować prawdziwy rower, z osobą na pedałach, CEN rozwinął jego dynamiczną wytrzymałość test na pedały rowerowe. W tym teście grupy badawcze musiały obracać wrzeciono z prędkością 100 obr / min przez 100 000 obrotów; jednocześnie pedał miał również masę 65 kg zawieszoną tylko za pomocą sznurka. Podobnie jak w przypadku testu wytrzymałości statycznej, dynamiczna trwałość pedału została zaprojektowana tak, aby przewyższać normę CEN w normalnych warunkach.

Zamiast korzystać z platformy, zespół przymocował wydrukowany na 3D pedał do roweru w celu przeprowadzenia bezpośredniego testu, i przeszedł 200 000 obrotów, a waga 75 kg została przeniesiona wyłącznie za pomocą pedałów. Ponownie, było to dwa razy więcej niż norma CEN i powtórzono - wyczuwam tutaj temat.

Dr. Pearce"Nasz skromny pedał z nadrukiem 3D jest teraz wystarczająco dobry dla europejskich rowerów wyścigowych ... ale poczekaj, to jest rzeczywiście lepsze!"

Wydrukowane w 3D pedały stanowią prawie jedną trzecią mchu w magazynie Black Mamba pedały, które zwiększają wydajność, a także opłacalne ... jeśli stosowane są surowe granulki PLA lub materiały z recyklingu, takie jak ABS, nylon lub PET, to znaczy CD3D .

Dr. Firma Pearce dostarczyła także proste wskazówki dotyczące majsterkowania, aby uzyskać wyniki laboratoryjne dla pedałów z nadrukiem 3D, więc nie trzeba będzie przerabiać żadnych eksperymentów z częściami rowerowymi.

Najpierw sprawdź wiedzę już dostępną dzięki badaniu który badał części, które cię interesowały, takie jak te dotyczące rentowności rozproszonej produkcji pedałów rowerowych PLA drukowanych w 3D. Następnie określ wymagania mechaniczne materiału - sprawdź to badanie pod kątem przydatnej otwartej listy dostępu do większości powszechnie dostępnych wytrzymałości na rozciąganie bardziej popularnych materiałów do drukowania 3D.

Wydrukuj komponent w odpowiednim materiale, a następnie z wymaganymi wypełnieniami, aby uzyskać pożądane właściwości mechaniczne aplikacji. Następnie sprawdź zewnętrzną stronę wydruku pod kątem nieoptymalnych warstw pod wyciskaniem - jeśli część jest niedopuszczona, napraw swoją drukarkę 3D i spróbuj ponownie.

Na koniec zważ część aby upewnić się, że wewnątrz nie ma żadnego niedopasowania, którego nie jesteś w stanie zobaczyć; Dr Pearce wyjaśnił, że cyfrowa skala żywności ma "dopuszczalną precyzję i dokładność" dla większości wydruków na drukarce 3D na bazie ekstruzji. ​​

"Masa ta jest porównywana z wartością teoretyczną przy użyciu gęstości z tej tabeli dla materiał i objętość przedmiotu ", powiedział dr Pearce.

Wspomniane wcześniej badanie z listą wytrzymałości na rozciąganie pozwoliło znaleźć liniową zależność między idealną masą zadrukowanej części 3D a maksymalnym obciążeniem mogą być realizowane przez próbki. Możesz po prostu sprawdzić badanie, aby zobaczyć, jak daleko od ideału jest twoja część, a następnie określić, czy trzeba go przedrukować, zanim odkryjesz wysokie prawdopodobieństwo twoich potrzebnych właściwości.

Według badań mechanicznych zakończonych na wielu drukarkach 3D, maszyny typu open source wytwarzają mocniejsze odbitki niż systemy własne, głównie dzięki ograniczeniom ustawień tego ostatniego.

"Ale pamiętaj, że istnieje zasięg i właściwości twoich części będą zależały dużo na twoim komputerze i ustawieniach, których używasz "- ostrzega dr Pearce."Generalnie drukowanie na wyższym końcu zakresu temperatur wytłaczarki dla twojego materiału spowoduje wyższą wytrzymałość."

Po prostu użyj tej techniki ważenia i porównaj masę swojej części do ideału, aby dowiedzieć się, gdzie najprawdopodobniej będzie to leżało w zakresie siły.

Możesz przeczytać pełną wersję doktora Pearce'a w Ultimaker.

Porozmawiaj o tym i innych tematach drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się swoimi przemyśleniami w komentarzach na Facebooku poniżej.