Bestes 3D-Druckmaterial/Filament für Zahnräder!

Es gibt viele Arten von 3D-Druckfilamenten, die für die Herstellung von Zahnrädern verwendet werden können. Jedes Filament hat seine eigenen Eigenschaften und Verhaltensweisen. Es gibt verschiedene Typen wie Nylon, ABS, PLA, PETG und andere.

Die meisten 3D-Drucker werden mit einem Filamenttyp geliefert, sodass Sie in andere investieren müssen, wenn Sie mit anderen Filamenten für andere Zwecke wie das Drucken von Zahnrädern experimentieren möchten.

Die Auswahl eines geeigneten Materials für Ihre 3D-gedruckten Zahnräder ist nicht so einfach wie die Betrachtung der mechanischen Eigenschaften, da mehrere andere Faktoren zu berücksichtigen sind, darunter die einfache Druckbarkeit, die Oberflächenqualität und die Kosten.

In diesem Artikel betrachte ich meine Lieblingsmaterialien für 3D-gedruckte Zahnräder. Ich habe mit verschiedenen 3D-Druckmaterialien experimentiert, um verschiedene Arten von Zahnrädern herzustellen, und hier ist meine Schlussfolgerung.

Bestes 3D-Druckmaterial/Filament für Zahnräder

Grundsätzlich hat jedes thermoplastische Filament seine Vor- und Nachteile. Nylon hat die beste Festigkeit, PETG hat die beste Leistung bei niedrigen Temperaturen, ABS hat die beste Schlagfestigkeit und PLA liegt irgendwo dazwischen. Die Wahl zwischen diesen Materialien ist ein Kompromiss, der auf Ihren spezifischen Anforderungen basiert.

Im Allgemeinen hält Nylon am längsten, ABS hält etwas länger als PLA, das wiederum etwas länger hält als PETG.

Nylon ist das beste Filament zum Drucken von Zahnrädern, da es stark und hochtemperaturbeständig ist und keine Schmierung erfordert, damit die Zahnräder ordnungsgemäß funktionieren. PLA ist dicht an zweiter Stelle in Bezug auf Festigkeit, aber es kann hohen Temperaturen nicht standhalten und verformt sich, wenn es 45 °C bis 50 °C erreicht. ABS und PETG werden für Zahnräder nicht empfohlen.

1. Nylon

Ich würde sagen, wenn Sie etwas wollen, das nicht sehr spröde ist und sich leicht bedrucken lässt, dann bleiben Sie bei Nylon. Es ist ein Biokunststoff aus erneuerbaren Quellen, der aussieht wie Seide und sich beim Drucken wie Seide anfühlt. Es fühlt sich glatt an, ist stark und flexibel.

Der niedrige Reibungskoeffizient, die hohe Schmelztemperatur und die hohe Haftung zwischen den Schichten von Nylon machen es zum idealen Material für 3D-gedruckte Zahnräder.

Die große Affinität von Nylon zu Wasser kann jedoch problematisch sein, da dies zu inkonsistenten Ergebnissen führen kann. Extrusionsdrucker tragen das Material ähnlich wie eine Heißklebepistole auf, und das Problem ist, dass Nylon Wasser wie ein Schwamm aufnimmt, wodurch es aufquillt und sich bildet alle möglichen Probleme beim Drucken.

Nylonfilament nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf, wodurch das Filament aufquillt. Zwischen 1 % und 3 % Wassergehalt können dazu führen, dass das Material beim Drucken versagt, und zwischen 5 % und 8 % beginnt es, in sein 3D-gedrucktes Teil zu absorbieren.

Dies führt nicht nur während des Druckvorgangs zu Problemen, sondern verkürzt auch die Lebensdauer des fertigen Produkts erheblich und macht es für den Außeneinsatz ungeeignet.

Angesichts dieser Stärken und Schwächen ist Nylon immer noch ein ausgezeichneter Kandidat für 3D-Druck-Zahnräder.

Schauen wir uns nun die drei am häufigsten verwendeten Materialien im 3D-Druck an; PLA, ABS und PETG.

2. PLA

Für den 3D-Druck gibt es viele großartige Dinge, die man über PLA sagen kann. Beginnen wir mit der Tatsache, dass es niedrige Kosten hat, die bei 20 $ / kg pro Spule liegen, und wenn Sie die Stromkosten einbeziehen, da Sie keine extrem hohe Drucktemperatur wie bei ABS benötigen, endet PLA insgesamt ein fantastisches Filament zu sein.

Es hat eine ausgezeichnete Flexibilität und behält dennoch gute Festigkeits- und Verschleißeigenschaften bei, weshalb ich es für ein viel besseres Material für Zahnräder als ABS und PETG halte, aber nicht so gut wie Nylon.

PLA verträgt jedoch keine hohen Temperaturen und beginnt sich zu verformen, selbst wenn es im Sommer draußen in der Sonne gelassen wird.

Berücksichtigen Sie dies also bei der Entscheidung, welches Filament verwendet werden soll. Wenn die Zahnräder hohen Temperaturen ausgesetzt werden, dann ziehen Sie Nylon in Betracht, wenn nicht, dann wirkt PLA Wunder!

3. ABS

Sie haben wahrscheinlich versucht, Zahnräder mit ABS herzustellen, nur um festzustellen, dass das Material selbst nicht so gut für Zahnräder geeignet ist.

Da es einerseits bei sehr hoher Temperatur, mit einem beheizten Bett und in einem geschlossenen Drucker (im Allgemeinen) gedruckt werden muss, kann es einige Versuche dauern, bis Sie Ihre Zahnräder richtig drucken lassen, da ABS sehr ist neigt aufgrund der hohen Drucktemperatur zum Verziehen.

Nicht nur das, aber wenn Sie zwei identische Zahnräder aus PLA und ABS vergleichen, kann das aus ABS nicht den gleichen Kräften standhalten wie PLA.

Probieren Sie es sogar selbst aus:Drucken Sie ein paar Zahnräder mit jedem Material und wenden Sie mit einer Zange Kraft auf die Zahnräder an. Sie werden feststellen, dass die aus ABS leicht zerdrückt wird, während die aus PLA fast unzerstörbar ist.

Schließlich erzeugt ABS beim Drucken giftige Dämpfe, was ein weiterer Grund ist, es nicht zu verwenden, zumindest nicht für Zahnräder.

4. PETG

PETG ist im Allgemeinen etwas billiger als ABS und etwas teurer als PLA.

Sowohl PLA als auch ABS sind billiger, robuster und steifer als PETG, das an und für sich ein gutes Material für einige Dinge ist, aber es ist nicht die beste Wahl für das allgemeine Getriebedesign.

Nachdem ich die Daten zu seinen Materialeigenschaften überprüft habe, setze ich PETG an das Ende meiner Liste. Obwohl es ein duktiles Material ist, ist es auch weicher, flexibler und weniger kratzfest als ABS oder PLA, was es zu einer schlechteren Wahl für Zahnräder macht.

PETG ist ebenso wie Nylon hygroskopisch und muss vor der Verwendung vorgetrocknet werden, um mögliche Probleme zu vermeiden. Eine weitere häufige Beschwerde über PETG ist, dass es spröde ist. Einer der Gründe dafür ist seine niedrigere Glasübergangstemperatur, da es bei 80 °C zu erweichen beginnt, während beispielsweise ABS Temperaturen bis ~100 °C und Nylon bis mindestens 120 °C verträgt

Da es also nicht so gut darin ist, hohen Temperaturen standzuhalten, aber auch unter einigen anderen Problemen leidet, würde ich PETG für Zahnräder nicht gegenüber Nylon oder PLA empfehlen.

Schmierung von 3D-gedruckten Zahnrädern

Schmierung reduziert Reibung und Verschleiß. Nun, ich habe keine gute Möglichkeit, Verschleißraten zu messen, daher kann ich nicht sagen, ob das Schmieren von Kunststoffteilen sie länger hält oder nicht, aber ich kann Ihnen aus Erfahrung sagen, dass Kunststoffteile in einigen Fällen länger halten, wenn sie es sind sind geschmiert.

Wenn Sie zahntragende Kunststoffzahnräder anstelle von robusteren Keilzahnrädern verwenden, kann Schmierung Verschleiß und Geräusche reduzieren und auch die Effizienz verbessern.

Die häufig verwendeten Methoden, eine Oberfläche mit Fett oder Öl zu „schmieren“, um Verschleiß und Reibung zu vermeiden, sind jedoch für Unerfahrene nicht ideal, da sie häufig die falsche Art von Fett für PLA, ABS und PETG verwenden.

Der erste Schritt bei der Auswahl eines geeigneten Schmiermittels für Zahnräder besteht darin, herauszufinden, mit welcher Art von Kunststoff Sie arbeiten. Verschiedene Arten von Kunststoffen reagieren auf verschiedene Arten von Schmiermitteln. Als Faustregel gilt, dass Kunststofffilamente oft auf Erdöl basieren und mit einem Schmiermittel auf Erdölbasis kompatibel sind.

Nylon und ABS sind Polymere, die aus Petrochemikalien gewonnen werden, daher sind sie mit dem richtigen Schmiermittel auf Ölbasis in Ordnung.

PLA und PET hingegen haben eher eine pflanzliche chemische Zusammensetzung. Daher reagieren diese tendenziell besser auf weniger viskose Pflanzenöle. Indem Sie die Art des verwendeten Öls oder Fetts ändern, können Sie die Leistung Ihres Druckers an Ihre Bedürfnisse anpassen.

Weiße Schmiermittel auf Lithium-, PTFE- und Silikonbasis sind für den allgemeinen Gebrauch gut geeignet. Sie sind die beste Wahl für eine lange Lebensdauer, ohne dass sie häufig erneut aufgetragen werden müssen.

Nylon hat jedoch im Allgemeinen sehr akzeptable Ergebnisse und Sie müssen den Zahnrädern keinerlei physikalische Schmierung hinzufügen.

Ich habe ein paar Zahnräder hergestellt, die seit über 3 Monaten ohne jegliche Schmierung ohne einen einzigen Zahnradausfall in Betrieb sind.

3D-Druck von stärkeren Zahnrädern

Während der wichtigste Faktor in Bezug auf die Festigkeit das Material selbst ist, gibt es einige Druckeinstellungen, die Ihnen auch dabei helfen können, ein stärkeres Teil zu erzielen.

Stellen Sie sicher, dass das Filament ausreichend erhitzt wurde

Beim Fused Deposition Modeling (FDM) müssen sich die gedruckten Schichten zu einem festen Teil verbinden; Die erste Schicht verschmilzt mit der letzten Schicht und so weiter, und höhere Temperaturen führen normalerweise zu einem besseren „Zusammenschmelzen“ der Schichten, wodurch sie stärker werden.

Infill-Überlappung erhöhen

Füllungsüberlappung ist der Bereich des Umfangs, der sich mit einer Füllungsschicht überlappt. Die Überlappung ist notwendig, um eine bessere Festigkeit zwischen der Füllung und dem Umfang zu erreichen.

Durch Erhöhen der Schichthöhe ist es normalerweise einfacher, eine gute Verbindung zwischen einer Füllschicht und dem Umfang zu erzielen. Wenn Sie sich jedoch dafür entscheiden, sollten Sie eine exponentielle Erhöhung Ihrer Schichthöhe vermeiden, da dies zu einem Einrollen kleinerer Teile führen kann.

Kühlung deaktivieren oder reduzieren

Die Schichthaftung ist äußerst wichtig, und der Schlüssel zu ihrer Erreichung besteht darin, die Drucktemperatur und die Temperatur der vorherigen Schicht hoch genug zu halten. Dies ist schwieriger zu erreichen, wenn jede Schicht aktiv gekühlt wird.

Kühlung ist ein umstrittenes Thema im 3D-Druck und die Meinungen dazu reichen von „Kühlung ist für hochwertige Drucke unerlässlich“ bis „Kühlung verbessert die Druckqualität überhaupt nicht“.

Soweit ich weiß, ist Kühlung eine große Sache für den 3D-Druck. Es ermöglicht die Herstellung von Teilen ohne Fehler, und viele schwierige Formen sind nur durch Kühlung möglich. Aber es gibt einen Kompromiss im Zusammenhang mit der Kühlung, nämlich Oberflächenqualität im Austausch für Festigkeit.

Wenn es Ihr Ziel ist, maximale Stärke zu erreichen, reduzieren Sie die Kühlung oder deaktivieren Sie sie vollständig.

Optimale Schichthöhe

Eine der wichtigsten „Regeln“ der 3D-Druckgeschwindigkeiten ist, dass mit zunehmender Schichthöhe die Geschwindigkeit zunimmt, während Stärke und Qualität von 3D-Drucken abnehmen.

Je geringer die Schichthöhe, desto besser die Schichthaftung und daher weniger offener Raum für die Bildung von Schwachstellen in Ihrem Druck.

Welche Füllung sollten Sie für Zahnräder verwenden?

Als ich zum ersten Mal über das Drucken von Zahnrädern nachdachte, war ich mir sicher, dass 100 % Füllmaterial das stärkste Zahnrad insgesamt ergeben würde.

Aber das war nicht der Fall und die Zahnräder, die ich mit 50 % Füllung gedruckt habe, waren genauso stark wie die, die ich mit 100 % gedruckt habe.

Kurz gesagt, es besteht keine Notwendigkeit, mehr als 50 % zu füllen, zumindest nicht nach meiner eigenen Erfahrung.

Vergleichstabelle

Filament	Ausrüstungsqualität	Düsentemperatur	Heizbett	Warping-Risiko	Benutzerfreundlichkeit	Kosten
PLA	Großartig	180 °C – 230 °C	Nicht erforderlich	Niedrig	Einfach	10 $ bis 25 $
ABS	Arm	230 °C – 250 °C	Ca. 100°C	Moderat	Mittelstufe	15 $ – 25 $
PETG	Arm	230 °C – 250 °C	Ca. 100°C	Niedrig	Einfach	15 $ bis 20 $
Nylon	Am besten	230 °C – 260 °C	80 °C – 100 °C	Moderat	Mittelstufe	$50 – $65

Schlussfolgerung

Nylon ist aus all den genannten Gründen die offensichtliche Wahl, aber die meisten von uns haben Nylon nicht einsatzbereit.

PLA liefert jedoch fantastische Ergebnisse und schafft starke und zuverlässige Zahnräder, und glücklicherweise ist es ein Material, das jeder Hersteller in der Regel zur Verfügung hat und bereit ist, damit zu drucken.

Wenn Sie also Zugang zu Nylon haben, verwenden Sie dieses. Andernfalls wird PLA gut funktionieren!

Ich hoffe, diese Informationen waren hilfreich!

Ich wünsche Ihnen einen wunderschönen Tag!

Sehen Sie sich unseren Bereich mit empfohlenen Produkten an

Wir haben einen Abschnitt mit empfohlenen Produkten erstellt, der es Ihnen ermöglicht, das Rätselraten zu beseitigen und den Zeitaufwand für die Suche nach Drucker, Filament oder Upgrades zu reduzieren, da wir wissen, dass dies eine sehr entmutigende Aufgabe sein kann und im Allgemeinen zu viel Verwirrung führt .

Wir haben nur eine Handvoll 3D-Drucker ausgewählt, die unserer Meinung nach sowohl für Anfänger als auch für Fortgeschrittene und sogar Experten geeignet sind, um die Entscheidung zu erleichtern, und die Filamente sowie die aufgeführten Upgrades wurden alle von uns getestet und sorgfältig ausgewählt , damit Sie wissen, dass die von Ihnen gewählte Methode wie beabsichtigt funktioniert.