ساخت چرخ دهنده های پلاستیکی

ساخت چرخ دهنده های پلاستیکی مقاوم بر اساس سایش به وسیله پرینتر سه بعدی

 استفاده از پرینتر سه بعدی در دنیای امروز به طور شگفت انگیزی در حال گسترش است. در این مقاله  به استفاده از این تکنولوژی در ساخت و تولید چرخ دنده های پلاستیکی نگاهی خواهیم داشت.

قرنهاست که از چرخ دنده ها در انواع وسایل مختلف استفاده می شود. با این حال ساخت آنها دشوار به نظر می رسد. برای اطمینان از اینکه در هنگام انتقال نیرو اصطکاک کمی به چرخ دنده وارد شود، باید در طراحی آنها توجه ویژه ای مبذول شود. مواد مورد استفاده برای چرخ دنده ها نیز یک عامل تعیین کننده در انتقال بهینه نیروست. روش های سنتی تولید برای بهینه سازی واقعی چرخ دنده ها دارای محدودیت هستند. زیرا تولید انواع سفارشی بسیار هزینه بر است. به این دلیل که این کار باید در چندین مرحله جداگانه انجام شود و در صورت لزوم، ابزارهای مناسب تولید خریداری شوند. یکی از راههای استفاده از این روش استفاده از لیزر SLS است که یک راه حل احتمالی است. به این صورت که از طریق فناوری پرینتر سه بعدی و فرایندهای تولید افزودنی می توان دنده را به صورت یک قطعه و بدون ابزار اضافی تولید کرد. در همین راستا از ترکیب پلیمرهایی با عملکرد بالا می توان چرخ دنده چاپ کرد که به صورت سفارشی ساخته می شوند. این فرایندها می توانند انقلابی در صنعت ایجاد کنند. زیرا باعث افزایش عمر مفید و کاهش اصطکاک می شوند.

علاوه بر عمر طولانی، چرخ دنده های پرینت شده با پرینتر سه بعدی دارای بازدهی ویژه ای هستند که تنها در مقایسه با چرخ دنده های فلزی روغنکاری شده بازدهی کمتری دارند. چرخ دنده های پلاستیکی را می توان در وب سایت igus در برنامه تنظیمات رایگان CAD ایجاد کرد و سپس از طریق پرینت سه بعدی igus سفارش داد.

چرخ دنده های پرینت سه بعدی شده

همانطور که قبلاً ذکر شد ، چرخ دنده های پلاستیکی سفارشی با استفاده از SLS بسیار راحت تر تولید می شوند. در اصل ، هر دنده ای با حداقل ضخامت دیواره 0.5 میلی متر می تواند تولید شود. تنها محدودیت موجود در اینجا فضای نصب پرینتر سه بعدی SLS است. صرف نظر از  این مورد می توان از آزادی طراحی برخوردار شد برای مثال برای دستیابی به کاهش وزن می توان طراحی مورد نظر را اعمال کرد. مزایای استفاده ار این روش هزینه پایین تر و زمان کمتر برای چاپ است. علاوه بر این، طراحی نقش پررنگی در اندازه طول عمر مفید محصول دارد. در مقایسه با تولید به روشهای سنتی و مکانیکی یا روش قالب گیری تزریقی، لازم نیست اندازه های هندسی چرخ دنده به ساده ترین شکل ممکن تبدیل شوند. زیرا با پرینتر سه بعدی به صورتی دقیق چاپ می شوند. هم چنین می توان اطمینان حاصل کرد که محصول نهایی از مقاومت بالایی برخوردار است.

موادی که برای ساخت چرخ دنده مورد استفاده قرار می گیرند، نشان دهنده ویژگی کیفی دیگری نیز هستند، مخصوصا به این دلیل که جنس همه پلاستیک ها یکسان نیست. IGUS قادر به تولید یاتاقانهای پلاستیکی ساده با موادی بود که به دلیل ویژگی های تریبولوژیکی از اصطکاک خوبی برخوردار هستند و سایش کمی دارند. به همین دلیل ماده iglidur برای برنامه های متحرک مانند چرخ دنده کاملا مناسب است.

 با این وجود برخی از مواد iglidur برای برخی موارد مناسب تر از بقیه هستند. به عنوان مثال iglidur I3 مقاومت بالاتری دارد و برای چرخ دنده های خاردار و مورب مناسب است. iglidur I6 در مقایسه با قابلیت پرواز بهینه شده است و به همین دلیل برای چرخ دنده های کروم مناسب است و می توان آن را با پرینتر سه بعدی به راحتی تولید کرد.

کارشناسان igus توصیه می کنند که انتخاب بین ساخت چرخ دنده با استفاده از پرینت سه بعدی و تولید با استفاده از قالب تزریق باید بر اساس کاربرد خاص انجام شود. به عنوان یک قاعده کلی ، ممکن است ساخت سفارش برای 10000 چرخ دنده با استفاده از قالب تزریق پلاستیک مقرون به صرفه باشد. در این حالت ، می توان از پرینت سه بعدی برای تولید نمونه های اولیه و ساخت قالب استفاده کرد ، سپس می توان مقدار زیادی چرخ دنده با خصوصیات مواد قابل مقایسه تولید کرد.

 این گزینه همچنین برای چرخ دنده هایی که قرار است از پلاستیک مخصوص با ویژگی های خاص ساخته شوند (به عنوان مثال ضد حریق) نیز مناسب است. با استفاده از این انعطاف پذیری ، igus می تواند تولید سری های جداگانه و مقرون به صرفه را با استفاده از پرینتر سه بعدی به مشتریان خود ارائه دهد.

ساخت چرخ دهنده های پلاستیکی مقاوم بر اساس سایش به وسیله پرینتر سه بعدی

استفاده از چرخ دنده های پلاستیکی پرینت سه بعدی شده

در بین تعداد زیادی از کاربران، یک تیم دانشجویی از وینگارتن وجود دارد که نیازمند ساخت یک زنجیر پلاستیکی برای تکمیل کردن قطعه ای از یک ماشین مسابقه است. که کاربرد کششی دارد. برای اینکه زمان تولید طولانی نشود و قطعات ساخته شده ی جدا از هم را بتوان با هم یکی کرد، تیم تحقیقاتی تصمیم گرفت از igus استفاده کند و با آن قطعه مورد نظر را پرینت سه بعدی نماید.

در کمتر از 72 ساعت پایه با استفاده از iglidur I6 و پرینتر سه بعدی SLS تولید شد. تیم تحقیقاتی از ویژگی طول عمر بالای این قطعه بسیار خشنود شد. همان طور که ریچی گوزر از تیم دانشجویی وینگارتن توضیح میدهد: ” بلبرینگ هایی که تاکنون به روش معمولی تهیه می شده است برای زنجیری به طول بیست کیلومتر مقاومت نسبتا پایین تری نسبت به زنجیرهایی دارد که ما با استفاده از igus آن را پرینت سه بعدی کرده ایم.”

از چرخ دنده های پلاستیکی نه تنها در ساخت نمونه های اولیه برای اتومبیل های مسابقه استفاده میشود بلکه از آنها می توان برای بازسازی ماشینهای کلاسیک نیز استفاده کرد. همان گونه که آقای دکتر پهلر این کار را انجام داد. او از سال 1924 صاحب یک دستگاه استنلی B750 است و نیاز به تعویض پیچ یدکی در سرعت سنج ماشین خود داشت.

 می دانیم که یافتن قطعات یدکی برای ماشینهای قدیمی بسیار سخت است و اینکه ابعاد قطعه ای که باید جایگزین شود نیز مشخص نیست. به همین دلیل باید روشی برای تولید پیدا میشد که در عین مقرون به صرفه بودن، از کیفیت بالایی نیز برخوردار باشد. به همین دلیل آقای پهلر راه حل را در استفاده از پرینتر سه بعدی یافت.

 به لطف انعطاف پذیری تنظیمات در مدل CAD می توان چندین نمونه اولیه را با هزینه نسبتا کم و با سرعت بالا تولید کرد تا نمونه مناسب پیدا شود. موادی که در اینجا استفاده شد همان iglidur I6 بود که علاوه بر پایداری، نیاز به روغن کاری را نیز برطرف می کند. زیرا روان کننده های جامد از قبل در متریال، مورد استفاده قرار گرفته اند.

با این حال این برنامه فقط به اتومبیل محدود نمی شود. در قسمت آتش نشانی فرودگاه فرانکفورت نیز از تکنولوژی تولید افزودنی استفاده شده است. در آنجا هدف این بود که راه حلی مقرون به صرفه برای نگهداری از محرک های پروژکتور معلق برای موتورهای بزرگ پیدا شود. به زودی مشخص شد که چرخ دنده های پلاستیکی پرینت شده با پرینتر سه بعدی با ماده igus دارای مقاومت بالاتری در مقابل تحمل بار هستند.