ชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ทนทานต่อการสึกหรอจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

• สิ่งที่ต้องการ: ส่วนประกอบสำหรับเครื่องจักรนาฬิกา
• กระบวนการผลิต : การอัดรีดเส้นใย (FDM)
• ข้อกำหนด: ทนทานต่อการสึกกร่อนสูง คุณสมบัติเชิงกลที่ดี ความแม่นยำในรายละเอียด
• วัสดุ : iglidur i150
• อุตสาหกรรม: การทำโมเดล
• ความสำเร็จผ่านความร่วมมือ: ความทนทานต่อการสึกหรอที่ดีขึ้น อายุการใช้งานของส่วนประกอบที่สูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด การทำงานของระบบกันสะเทือนและการเคลื่อนไหวโดยรวมที่สม่ำเสมอมากขึ้น

การใช้งานโดยสังเขป:
ในฐานะส่วนหนึ่งของโครงการ Jugend Forscht Kai Schmidt-Brauns ได้สร้างกลไกที่พิมพ์ได้ 3 มิติได้อย่างสมบูรณ์ และเปรียบเทียบเส้นโค้งโปรไฟล์ที่คำนวณทางคณิตศาสตร์ของกลไกการหลบหนีของกลไกเชิงกลกับเส้นโค้งโปรไฟล์ที่กำหนดโดยประสบการณ์ เพื่อทดสอบเส้นโค้งโปรไฟล์ที่เกี่ยวข้อง เขาพิมพ์กลไกเชิงกลโดยอิงจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของเขา นอกเหนือจากการทดสอบกับส่วนประกอบที่ทำจาก PLA ทั่วไปแล้ว นักศึกษาจาก Wolfsburg ยังทดสอบเส้นโค้งโปรไฟล์ที่แตกต่างกันด้วยส่วนประกอบที่ทำจากไตรโบฟิลาเมนต์ iglidur i150 ซึ่งยืนยันถึงประสิทธิภาพที่ดีกว่าของกลไกการหลบหนีด้วยวัสดุ igus ด้วยเส้นใยที่ปรับให้เหมาะสมตามไตรโบฟิลาเมนต์ ส่วนประกอบที่สัมผัสกับภาระทางกลที่สูงเป็นพิเศษสามารถมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นอย่างเห็นได้ชัดและทำงานสม่ำเสมอมากกว่าชิ้นส่วนที่ทำจาก PLA ทั่วไป

เพื่อให้กลไกทำงานได้อย่างแม่นยำ จำเป็นต้องกำหนดเรขาคณิตของส่วนประกอบทั้งหมดของกลไกให้แม่นยำที่สุด และต้องลดแรงเสียดทานระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวให้เหลือน้อยที่สุด เป้าหมายของโครงการของ Kai Schmidt-Brauns คือการออกแบบกลไกการจ่ายแรงสำหรับกลไกที่พิมพ์ด้วย 3 มิติ จากนั้นจึงกำหนดเรขาคณิตโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ แม้ว่าแบบจำลองทางคณิตศาสตร์จะส่งผลให้การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอมากขึ้น แต่ก็เกิดคำถามขึ้นว่ามีวิธีอื่นที่จะทำให้การเคลื่อนไหวแม่นยำยิ่งขึ้นหรือไม่ ในการทดสอบกับส่วนประกอบที่พิมพ์ด้วย 3 มิติที่ทำจาก PLA ทั่วไป ชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักมาก เช่น กลไกการม้วน (ประกอบด้วยล้อการม้วนและแหวนการม้วน) ไม่มีอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษ

หลังจากการทดสอบการเคลื่อนไหวด้วย PLA ทั่วไป Kai Schmidt-Brauns ได้เปลี่ยนชิ้นส่วนสำคัญด้วยชิ้นส่วนที่พิมพ์จาก igus tribofilament iglidur i150 การเปรียบเทียบเผยให้เห็นว่าแรงเสียดทานแบบเลื่อนและสถิตระหว่างชิ้นส่วนที่ทำจาก iglidur i150 ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ ด้วยความทนทานต่อการสึกหรอสูงของวัสดุ igus ทำให้มีอายุการใช้งานของกลไกเฟืองยาวเพิ่มขึ้น และพบว่ากลไกเฟืองวิ่งได้สม่ำเสมอมากขึ้น

Jugend Forscht เป็นการแข่งขันของเยอรมันสำหรับเยาวชนผู้มีความสามารถตั้งแต่ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 จนถึงอายุ 21 ปี ผู้เข้าร่วมสามารถทำงานและส่งโจทย์ปัญหาที่ตนเองเลือกในสาขาคณิตศาสตร์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ และวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ ในฐานะส่วนหนึ่งของการแข่งขันนี้ Kai Schmidt-Brauns จาก Wolfsburg ได้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เป็นครั้งแรกเพื่อกำหนดรูปทรงเรขาคณิตที่แน่นอนของส่วนประกอบของกลไกการจ่ายลมแบบพิมพ์ 3 มิติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวข้องกับเส้นโค้งโปรไฟล์ของล้อโปรไฟล์ ซึ่งเขาสามารถคำนวณได้จากพารามิเตอร์ที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน การจ่ายลมของนาฬิกาเป็นส่วนที่กำหนดความแม่นยำของนาฬิกา กลไกการจ่ายลมจะ "ยับยั้ง" ระบบเฟืองเกียร์เป็นระยะ ๆ เช่น ด้วยความช่วยเหลือของสมอ และรับประกันว่า 1 นาทีในนาฬิกาจะสอดคล้องกับ 1 นาที และบางครั้งไม่ใช้เวลา 61 วินาทีหรือบางครั้ง 55 วินาที ในขั้นตอนถัดไปของโครงการ Kai Schmidt-Brauns ได้เปรียบเทียบเส้นโค้งโปรไฟล์ที่คำนวณได้กับเส้นโค้งโปรไฟล์ที่กำหนดโดยประสบการณ์ เขาพบว่าการเคลื่อนไหวด้วยเส้นโค้งโปรไฟล์ที่คำนวณได้นั้นมีอัตราที่สม่ำเสมอมากกว่าเส้นโค้งโปรไฟล์ที่กำหนดโดยอาศัยประสบการณ์

นอกจากการเปรียบเทียบสูตรทางคณิตศาสตร์กับเส้นโค้งโปรไฟล์ที่กำหนดโดยประสบการณ์แล้ว Kai Schmidt-Brauns ยังได้ทดสอบการยึดเกาะกับวัสดุที่แตกต่างกัน โดยเลือก tribofilament iglidur i150 ด้วยอุณหภูมิฐาน 40 °C ความเร็วในการพิมพ์ 30 มม./วินาทีที่ความสูงของชั้น 0.1 มม. และอุณหภูมิหัวฉีด 250 °C นักเรียนจึงได้รับผลลัพธ์ที่ดีที่สุดด้วยเส้นใยจาก igus เมื่อเปรียบเทียบกับ PLA ทั่วไป เขายังสามารถกำหนดการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของตัวยึดเกาะระหว่างการทดสอบ นอกเหนือจากผลลัพธ์ที่ได้จากการยึดเกาะแล้ว เส้นใยที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมตามการยึดเกาะยังสามารถปรับปรุงความทนทานต่อการสึกหรอในชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักมากได้อีกด้วย วงแหวนของกลไกการขัน (ดูรูปภาพ) ซึ่งอยู่ในกลไกการพันของกลไกนาฬิกา ต้องเปลี่ยนบ่อยกว่ามากด้วย PLA ทั่วไปเมื่อเทียบกับ iglidur i150 นอกจากนี้ เขายังสามารถบันทึกความเหนียวและความยืดหยุ่นที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับวัสดุ PLA ทั่วไปได้ด้วยการทดสอบด้วยสปริงเกลียวที่พิมพ์จาก iglidur i150

นอกจาก iglidur i150 แล้ว igus ยังนำเสนอเส้นใยที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการขัดถูสำหรับการพิมพ์ 3 มิติอีกมากมาย โดยเส้นใยทั้งหมดมีจุดร่วมคือ เส้นใยเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานแบบเลื่อน เนื่องจากมีความทนทานต่อการสึกกร่อนสูง iglidur i150 สามารถประมวลผลได้ง่ายมาก เช่นเดียวกับเส้นใย PLA และ PETG จากการทดสอบการสึกหรอของห้องปฏิบัติการทดสอบของ igus พบว่าไตรโบฟิลาเมนต์ของ igus มีประสิทธิภาพดีกว่าพลาสติกทั่วไป เช่น PLA และ ABS ถึง 50 เท่า (ดูรูปภาพ) นอกจากนี้ เส้นใยดังกล่าวยังเป็นไปตามข้อกำหนดด้านอาหารตามข้อบังคับของสหภาพยุโรป 10/2011 จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องในอุตสาหกรรมอาหารและบรรจุภัณฑ์ เส้นใยอเนกประสงค์นี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้เริ่มต้นการพิมพ์ เนื่องจากสามารถประมวลผลได้ง่าย นอกจากนี้ เรายังมีบริการพิมพ์ 3 มิติตลอดเวลา โดยจะจัดส่งให้ภายใน 1-3 วัน หากต้องการความช่วยเหลือจากผู้เชี่ยวชาญ