מידול והדפסה תלת-ממדית של גלגלי שיניים – חומרי הדפסה, טכנולוגיות והדגמה

חומרים לייצור גלגלי שיניים

נרחיב לגבי מגוון חומרים לייצור גלגלי שיניים משתי קבוצות:

בקבוצת הפולימרים:

  • PA (ניילון), ניילון משולב בסיבים
  • אצטל (דלרין)
  • PEEK
  • PTFE (טפלון)

בקבוצת המתכות:

  • פליז
  • סגסוגות נחושת
  • סגסוגות אלומיניום
  • יצקת ברזל
  • פלדות פחמניות, פלדות מסג, פלב"מ (נירוסטה)

ואלו לרוב עוברים טיפולים משלימים להקניית תכונות נדרשות של חוזק וקשיות

לדוגמא צמנוט, חנקון, חיסום והרפיה, Shot peening, הקשיה בלהבה

טכנולוגיה וחומר להדפסת גלגלי שיניים

טכנולוגיית FDM

בטכנולוגיית FDM ניתן להדפיס גלגלי שיניים ואפילו גלגלי שיניים פונקציונאליים, תלוי בגודל של גלגל השיניים ובחומר.

יתרונות

  • משקל העצמי נמוך מאוד, בזכות המילוי הפנימי החלקי (Infill)
  • מגוון של חומרים בעלי תכונות מכניות מתאימות
  • נפח הדפסה גדול במדפסות מסוימות, מאפשר הדפסה של גלגלי שיניים גדולים

חסרונות

  • רזולוציית הדפסה נמוכה, מוגבלת בהדפסת גלגלי שיניים קטנים
  • טיב פני שטח לא כל כך גבוה, בגלל קווי השכבות
  • מילוי פנימי חלקי (Infill) – בעיקר חסרון, מכיוון שהשיניים לא מאוד חזקות. קיימת מעטפת של עובי דופן יחסית דק, ולאחר מכן קיימים הרבה חללים. (אגב, מומלץ מאוד להגדיל את מספר הקליפות (Shells) מ-2 ל 3 לפחות)
  • אנאיזוטרופיות (חולשה בציר אנכי Z) בגלל האדהזיה הנמוכה יחסית בין השכבות.

חומרים מתאימים

PA-CF, PETG, PC, ABS

איור 1: גלגלי שיניים מודפסים ב-FDM

טכנולוגיית LFS

בטכנולוגיית LFS – Low Force Stereolithography  ניתן להדפיס גלגלי שיניים פונקציונאליים.

יתרונות

  • גלגלי השיניים מלאים, משמע שהשיניים חזקות יותר
  • איזוטרופיות – יתרון משמעותי
  • טיב פני שטח מעולה וחלק
  • רזולוציה גבוהה המאפשרת הדפסה של גלגלי שיניים בעלי מודול יחסית קטן

חסרונות

  • תמיכות – יש להימנע ככל הניתן מנקודות תמיכה ישירות על אזורי המגע של השיניים,
    דבר שמגביל במקצת את אוריינטציית ההדפסה
  • חוזק וקשיחות מוגבלים

חומרים מתאימים

השרפים ההנדסיים: Grey Pro, Tough 2000, Durable

איור 2: גלגל"ש שיניים ישרות מודפסת ב-LFS

טכנולוגיית MJF

טכנולוגיית HP Multi Jet Fusion – הדפסה מבוססת אבקה.

יתרונות

  • מילוי 100% – יתרון מבחינת חוזק השן
  • אין צורך בתמיכות (ניתן לתכנן גלגל"ש עם ליבה במבנה סריגי)
  • תכונות מכניות כמעט איזוטרופיות
  • רזולוציה גבוהה, מאפשרת הדפסה של גלגלי שיניים עם מודול יחסית קטן
  • ניתן לייצר כמויות גדולות
  • אפשרות להדפיס גלגל"ש במידות גדולות
  • ניתן לעיבוד משלים לטובת שיפור רמות דיוק
  • ניתן לבצע טיפולים משלימים להעלאת רמות החוזק, הקשיות, והעמידות התרמית

חסרונות

  • טיב פני שטח מחוספס
  • עלויות

חומרים מתאימים

PA12, PA12GB, PA11

איור 3: גלגל"ש שיניים ישרות מודפס בטכנולוגיית HP MJF

תאימות להדפסה בהתאם למודול גלגלי השיניים

בהתייחס לגלגלי השיניים, שיניים ישרות (Spur Gear), המודול למעשה משפיע על הגודל של גלגל השיניים וגודל השן. בתמונה ניתן לראות גלגלי שיניים עם מספר זהה של שיניים, וההבדל ביניהם הוא רק במודול.

 

איור 4: גלגל"ש בעלי מודול שונה

 

כלומר הגלגל הקטן ביותר הוא מודול 0.4 (שקול ל-DP64), אחריו מודול 0.5 (שקול ל-DP48), אחריו מודול 0.8 (שקול ל-DP32), מודול 1, מודול 1.5 …… וכך הלאה עד מודול 4 (שקול ל-DP6).

מידול תלת-ממדי של גלגלי שיניים

הדגמת שימוש ב-Solidworks Toolbox למידול גלגלי שיניים. הקליקו על סרטון ההדגמה>>

 

איור 5: מידול תלת ממדי של גלגלי שיניים בעזרת Solidworks Tool Box

הדגמה שימוש ב-Camnetics GearTrax for SOLIDWORKS למידול גלגלי שיניים. הקליקו על סרטון ההדגמה>>

 

איור 6: מידול תלת ממדי של גלגלי שיניים בעזרת תוסף ל SOLIDWORKS כלי GearTrax

 

SOLIDWORKS התוכנה המובילה לתכנון מכני ועיצוב תלת-ממדי – הקליקו לפרטים נוספים >>

 

פיצ'רים יעודיים לתכנון מוצרי פלסטיק ב- SOLIDWORKS

ב SOLIDWORKS קיימות יכולות ייעודיות שמקלות על העבודה ומזרזות תהליכים בכל מה שנוגע לעבודה עם חלקי פלסטיקה. ניתן למצוא את תפריט הפקודות בנתיב הבא:

Insert > Fastening Feature

 

בואו נכיר את הפיצ'רים האלו אחד אחד ובסוף הפוסט תוכלו לצפות בוובינר שהועבר בנושא זה.

Mounting Boss– מחבר קר בין שתי קליפות של מוצר. בד"כ בוס יכיל איזשהו חור להחדרת בורג ובוס נגדי עם אינסרט לקבלת הבורג. יש לכם אופציה לשלוט בכמות וגודל הפינים (Fins, צלעות החיזוק).

 

Lip and Groove– מיועד במטרה לרווח בין שפות שנוגעות זו בזו גם כדי להפריד ויזואלית בין שני חלקים בקו תפר וגם כי זה מאפשר לנו להוסיף במרווח טבעת גומי במידה וצריך לאטום בין שתי הקליפות או איזשהו דבק שיגלוש לשם.

– מסייעים בחיבור בין בסיס המוצר לקליפה ללא צורך בעזרים חיצוניים (ברגים).

 

מוזמנים לצפות בוובינר שהועבר בנושא זה:

להורדת המצגת וקובץ Parasolid לתרגול תואם לוובינר לחץ כאן