Είναι αρκετά ανθεκτικά τα 3D - εκτυπωμένες αγκύλες βηματικού κινητήρα;
Είναι 3D - τυπωμένοβραχίονα βηματικού κινητήραΑρκετά αρκετά ανθεκτικό; Αυτή είναι μια ερώτηση που συχνά τίθεται από πολλούς πελάτες. Ως κατασκευαστής που ειδικεύεται στην Ε & Α και την προμήθεια 3D - τυπωμένων εξαρτημάτων, παρατηρήσαμε κατά τη διάρκεια τεχνικών συζητήσεων ότι οι πολυάριθμοι πελάτες δεν διαθέτουν αμφιβολίες για τη δομική ακεραιότητα της λειτουργίας 3D-. Σήμερα θα αναλύσουμε πλήρως εάν το 3D - τυπωμένοβραχίονα βηματικού κινητήραΤα S είναι πραγματικά αρκετά ανθεκτικά και πώς να εξασφαλίσουν ότι πληρούν τις απαιτήσεις εφαρμογής.
Πρώτον, η θεμελιώδης δύναμη του 3D - τυπωμένων βηματικών βηματοδότη: Εξετάζοντας τη "γραμμή βάσης δύναμης" μέσω υλικών
1. Χαρακτηριστικά αντοχής των κυριότερων υλικών εκτύπωσης
Οι μηχανικές ιδιότητες των διαφορετικών υλικών εκτύπωσης 3D ποικίλλουν σημαντικά, καθορίζοντας άμεσα την ευρωστία του βουνού.Η επιλογή πρέπει να ταιριάζει με την ισχύ του βηματικού κινητήρα (ροπή):
Σε έναν εκτυπωτή 3D χρησιμοποιώντας ένα πλαίσιο υποστήριξης PLA που λειτουργεί συνεχώς για 300 ώρες σε θερμοκρασία δωματίου (25 μοίρες) χωρίς παρατεταμένο φορτίο χωρίς παραμόρφωση.
2. Αντοχή υλικού έναντι τύπου αντιστοίχισης ροπής κινητήρα
Για να εξασφαλιστεί η ακαμψία του βραχίονα, πρέπει να ικανοποιηθεί η ακόλουθη προϋπόθεση:"Αντοχή κάμψης υλικού × Αποτελεσματικός σταυρός - Τμήμα επιφάνειας βραχίονα μεγαλύτερη ή ίση με τη μέγιστη ροπή κινητήρα × συντελεστής ασφαλείας".
Ο παράγοντας ασφαλείας συνιστάται να είναι 1,5-2,0 (για να αποφευχθεί η υπερφόρτωση στιγμιαίας ροπής). Για παράδειγμα:
Για έναν κινητήρα NEMA17 (μέγιστη ροπή 0,6 N · M) χρησιμοποιώντας ένα βραχίονα PLA (ισχύς κάμψης 75 MPa), αν το αποτελεσματικό σταυρό του βραχίονα {{3 mpa q 100 mmper {{}} (75 mpa q 100 mm ever {} παράγοντας ασφαλείας. Οι υπολογισμοί επιβεβαιώνουν ότι καλύπτει πλήρως τη ροπή 0,6 N · M του κινητήρα χωρίς ανησυχίες.
Εάν ένα βραχίονα PLA συνδυάζεται με έναν κινητήρα NEMA34 (ροπή 3,0 N · m), αυξάνοντας ακόμη και την περιοχή ασφαλείας του σταυρού -.
Δεύτερον, βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν το 3D - εκτυπωμένη ανθεκτικότητα του βραχίονα: από τη διαδικασία στο σχεδιασμό
1. 3 D Παράμετροι διαδικασίας εκτύπωσης: Λεπτομέρειες καθορίζοντας "πραγματική δύναμη"
Πυκνότητα συμπλήρωσης:Η χαμηλότερη πυκνότητα πλήρωσης έχει ως αποτέλεσμα την ασθενέστερη ισχύ υποστήριξης. Για τα υποστηρίγματα PLA, η πυκνότητα πλήρωσης 50% αποδίδει αντοχή κάμψης μόνο 40 MPa (47% χαμηλότερη από 100% πλήρωσης). Σε πυκνότητες πλήρωσης άνω του 80%, η αντοχή προσεγγίζει το όριο του υλικού (η διαφορά αντοχής μεταξύ 100% και 90% πλήρωσης είναι μικρότερη ή ίση με 5%). Σύσταση: Χρησιμοποιήστε 60% - 80% πυκνότητα πλήρωσης για μικρές αγκύλες κινητήρα. 90% - 100% πυκνότητα πλήρωσης για βραχίονες κινητήρων υψηλής ισχύος. Ένας πελάτης χρησιμοποίησε ένα 50% PLA γεμάτο βραχίονα για να τοποθετήσει έναν κινητήρα NEMA17. Μετά από 100 ώρες λειτουργίας, το βραχίονα παρουσίασε εκτροπή 0,2mm. Αύξηση της πυκνότητας πλήρωσης σε 80% μειωμένη εκτροπή σε 0,05mm.
Ύψος και προσανατολισμός στρώματος:Το μικρότερο ύψος στρώματος ενισχύει τη σύνδεση μεταξύ των στρώσεων - βραχίονες ABS με ύψος στρώματος 0,15 mm που επιτυγχάνεται αντοχή διατμήσεως διατμητικής διάτμησης 18MPa (30% υψηλότερο από ύψος στρώματος 0,3 mm). Ο προσανατολισμός της εκτύπωσης πρέπει να ευθυγραμμίζει την κατεύθυνση φορτίου της υποστήριξης με τον προσανατολισμό του στρώματος (π.χ., εάν η στήριξη φέρει κατακόρυφη κάμψη, τα στρώματα θα πρέπει να είναι διατεταγμένα οριζόντια) για να αποφευχθεί η ρωγμή που προκαλείται από την κατακόρυφη τάση μεταξύ των στρες. Υποστήριξη ABS με εσφαλμένο προσανατολισμό (κατεύθυνση φορτίου κάθετα σε στρώματα) παρουσίασε διαχωρισμό ενδιάμεσης στρώσης κάτω από ροπή 1,2 N · m. Μετά τη διόρθωση του προσανατολισμού, η υποστήριξη παρέμεινε άθικτη κάτω από την ίδια ροπή.
Πάχος τοίχου και ενίσχυση άκρων:Η αύξηση του πάχους τοιχώματος υποστήριξης (από 2mm έως 3mm) μπορεί να ενισχύσει την αντοχή κατά περισσότερο από 50%. Η προσθήκη ενισχυτικών νευρώσεων (2 - 3mm πλάτος, ύψους 5-8mm) γύρω από τις οπές τοποθέτησης του κινητήρα διανέμει τάση, εμποδίζοντας τις ρωγμές που προκαλούνται από την τοπική υπερφόρτωση στις τρύπες. Ένα βραχίονα PETG χωρίς ενίσχυση των νευρώσεων εμφάνισαν ρωγμές γύρω από τις οπές τοποθέτησης σε ροπή 1,8 N · m. Η προσθήκη των πλευρών ενίσχυσης πλάτους 2 mm, επίλυσαν πλήρως το ζήτημα της ρωγμής.
2. Δομικός σχεδιασμός βραχίονα: Εξαλείφοντας "αδύναμα σημεία"
Μήκος βραχίονα: Για ένα βραχίονα κινητήρα NEMA23 με βραχίονα μοχλού 30mm, το υλικό ABS MATEM MET. Ωστόσο, όταν ο βραχίονας του μοχλού αυξήθηκε σε 50mm, ακόμη και με πυκνότητα πλήρωσης 100%, το βραχίονα παρουσίασε παραμόρφωση 0,3mm, απαιτώντας από το GF - ABS υλικό.
Στρογγυλές γωνίες εναντίον Chamfers:Η συγκέντρωση του στρες εμφανίζεται συχνά σε γωνίες δεξιού βραχίονα (τιμές τάσης 3-5 φορές υψηλότερες από τις στρογγυλεμένες γωνίες). Η προσθήκη στρογγυλεμένων γωνιών R2-R3mm σε δεξιά γωνίες διασκορπίζει το άγχος και αποτρέπει τη ρωγμή. Ένα βραχίονα PLA χωρίς στρογγυλεμένες γωνίες ανέπτυξε ρωγμές στη δεξιά γωνία μέσα σε ένα μήνα όταν τοποθετούσε έναν κινητήρα NEMA17. Μετά την προσθήκη ακτίνας R2mm, παρέμεινε άθικτη για έξι μήνες.
Μέθοδος τοποθέτησης:"Multi - τοποθέτηση μπουλονιών" (π.χ. 4 m3 μπουλόνια) διανέμει το άγχος πιο ομοιόμορφα από "δύο - bolt τοποθέτηση", μειώνοντας την τοπική τάση βραχίονα κατά περισσότερο από 40%. Ένας πελάτης που χρησιμοποιεί δύο μπουλόνια για να εξασφαλίσει έναν κινητήρα NEMA23 παρουσίασε υπερβολική πίεση στη μία πλευρά του βραχίονα, προκαλώντας κλίση 0,15mm. Η μετάβαση σε τέσσερα μπουλόνια διανέμει το φορτίο ομοιόμορφα, μειώνοντας την κλίση σε 0,03mm.
Τρίτον, επικύρωση ευρωστίας σε πραγματικές εφαρμογές- παγκόσμιων εφαρμογών: Από τις δοκιμές σε μελέτες περιπτώσεων
1. Τυπικές μεθόδους δοκιμών απόδοσης
Δοκιμή δυναμικής κόπωσης:Προσομοιώνει την παροδική ροπή κατά τη διάρκεια των κύκλων εκκίνησης/στάσης του κινητήρα (1,2 φορές βαθμολογημένη ροπή), ποδηλασία 1000 - 5000 φορές για να εκτιμηθεί η υποβάθμιση της αντοχής στη βραχίονα (αποδεκτή αν η αντοχή υποβάθμιση μικρότερη ή ίση με 10%). Ένα βραχίονα PETG υποβλήθηκε σε κύκλους κόπωσης 5000, με τη μείωση της αντοχής κάμψης από 85 MPa σε 80 MPa - μείωση κατά 5,9% - συνάντηση μακροπρόθεσμων απαιτήσεων υπηρεσιών.
Δοκιμή αντίστασης θερμοκρασίας:Που εκτίθενται σε θερμοκρασίες λειτουργίας κινητήρα (π.χ. εύρος κινητήρα NEMA34 60-70 βαθμών) για 24 ώρες για την αξιολόγηση των αλλαγών αντοχής του βραχίονα {{5} aBS αντοχή στη βραχίονα μειώθηκε κατά 15% στους 70 βαθμούς σε σύγκριση με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, αλλά εξακολουθεί να πληρούται 1,5 N · m ροπής m. Η αντοχή του βραχίονα PLA μειώθηκε κατά 40% σε 60 βαθμούς, ανίκανος να αντέξει τη ροπή που υπερβαίνει το 0,5 N · m.
2. Σύγκριση τυπικών περιπτώσεων εφαρμογής
Περίπτωση 1: Αυτοματοποιημένη μηχανή ταξινόμησης (κινητήρας NEMA23, ροπή 1,5n · m)
Αρχικά χρησιμοποιημένες υποστηρίξεις ABS (πυκνότητα πλήρωσης 80%), η οποία ραγισμένη μεταξύ των στρωμάτων λόγω του υψηλού - δόνησης συχνότητας (1000 - 2000Hz). Μετά τη μετάβαση σε υποστηρίγματα GF-ABS (πυκνότητα πλήρωσης 90%) και προσθέτοντας ενισχυτικά πλευρά, το σύστημα λειτουργούσε για 6 μήνες χωρίς προβλήματα, αποδεικνύοντας τη δύναμη συγκρίσιμη με τα στηρίγματα κράματος αλουμινίου.
Περίπτωση 2: βαρύ - εξοπλισμός CNC (κινητήρας NEMA34, ροπή 3,0 n · m)
Επιλεγμένο CF - bracket PLA (πυκνότητα πλήρωσης 100%, τυπωμένη κατά μήκος της κατεύθυνσης φορτίου) ασφαλισμένη με 4 μπουλόνια. Αντέκρου σε στιγμιαία ροπή έως 3,5 n · m κατά τη διάρκεια της λειτουργίας διατηρώντας τη σταθερότητα. Η δοκιμασμένη παραμόρφωση ήταν μόνο 0,03 mm, αντικαθιστώντας πλήρως το αρχικό χάλυβα (μείωση βάρους 60%).
Περίληψη
Είτε ένα 3D - τυπωμένοβραχίονα βηματικού κινητήραΕίναι "επαρκώς ισχυρό" εξαρτάται από τρεις παράγοντες: "Είναι κατάλληλη η επιλογή υλικού;" "Είναι βελτιστοποιημένες οι παράμετροι της διαδικασίας;" Ως προμηθευτής, συνιστούμε στους πελάτες να παρέχουν προδιαγραφές κινητήρα (ροπή, διαστάσεις) και σενάρια εφαρμογής (φορτίο, θερμοκρασία) πριν από την επιλογή. Στη συνέχεια, η επαγγελματική μας ομάδα θα ταιριάζει με τα υλικά και τις λύσεις σχεδιασμού. Όταν είναι απαραίτητο, τα πρωτότυπα δείγματα μπορούν να εκτυπωθούν για δοκιμές αντοχής πριν από τη μαζική παραγωγή. Η ευελιξία της 3D εκτύπωσης και των προόδων στην τεχνολογία των υλικών έχει επιτρέψει εδώ και καιρό να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις δύναμης για τη συντριπτική πλειοψηφία τουβραχίονα βηματικού κινητήραs. Δεν υπάρχει πλέον καμία ανάγκη να διατηρηθούν έμφυτες προκαταλήψεις σχετικά με τη δύναμη των τρισδιάστατων τυπωμένων τμημάτων.
Επικοινωνήστε μαζί μας
📞 Τηλέφωνο:+86-8613116375959
📧 E-mail:741097243@qq.com
🌐 Επίσημος ιστότοπος:https: //www.automation - js.com/
