מידול והדפסה תלת-ממדית של גלגלי שיניים – חומרי הדפסה, טכנולוגיות והדגמה
לימדו איתנו על מידול גלגלי שיניים באמצעות תוכנת SOLIDWORKS, בדגש על ייצור בטכנולוגיות הדפסה בתלת-ממד. בחלק השני של הפוסט נדבר על חומרי ההדפסה המתאימים ביותר להדפסת גלגלי שיניים ומגוון טכנולוגיות ההדפסה הרלוונטיות, כולל הדגמת שימוש ב-SOLIDWORKS Toolbox למידול גלגלי שיניים
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 >>
