Suku cadang jarum jam yang tahan aus dari printer 3D

• Apa yang dibutuhkan: Komponen untuk mesin jam mekanis
• Proses pembuatan: Ekstrusi filamen (FDM)
• Persyaratan: Ketahanan abrasi yang tinggi, karakteristik mekanis yang baik, akurasi detail
• Bahan: iglidur® i150
• Industri: Pembuatan model
• Keberhasilan melalui kerja sama: ketahanan aus yang lebih baik, masa pakai komponen yang jauh lebih tinggi, pengoperasian escapement yang lebih teratur, dan dengan demikian pergerakan secara keseluruhan

Sekilas tentang aplikasi:
Sebagai bagian dari proyek Jugend Forscht, Kai Schmidt-Brauns membuat sebuah gerakan yang sepenuhnya dapat dicetak dalam bentuk 3D dan membandingkan kurva profil yang dihitung secara matematis dari sebuah escapement dari sebuah gerakan mekanis dengan kurva profil yang ditentukan secara empiris. Untuk menguji masing-masing kurva profil, ia mencetak gerakan mekanis berdasarkan model matematisnya. Selain pengujian dengan komponen yang terbuat dari PLA konvensional, mahasiswa dari Wolfsburg ini menguji kurva profil yang berbeda dengan komponen yang terbuat dari tribofilamen® iglidur® i150. Hal ini mengkonfirmasi kinerja yang lebih baik dari pelarian dengan bahan igus®. Berkat filamen yang dioptimalkan secara tribologis, komponen yang terpapar beban mekanis yang sangat tinggi dapat mencapai masa pakai yang jauh lebih lama dan pengoperasian yang lebih teratur daripada komponen yang terbuat dari PLA konvensional.

Agar gerakan mekanis dapat berjalan dengan tepat, geometri semua komponen mekanisme harus ditentukan dengan tepat dan gesekan antara bagian yang bergerak harus diminimalkan. Tujuan dari proyek Kai Schmidt-Brauns adalah untuk merancang mekanisme pelarian untuk gerakan yang dapat dicetak 3D dan kemudian menentukan geometrinya dengan menggunakan model matematika. Meskipun model matematis menghasilkan gerakan yang lebih teratur, namun muncul pertanyaan mengenai cara lain untuk membuat gerakan yang lebih akurat. Dalam pengujian dengan komponen cetak 3D yang terbuat dari PLA konvensional, bagian yang dibebani berat, seperti ratchet (terdiri dari roda ratchet dan cincin ratchet) pada mekanisme penggulungan, tidak memiliki masa pakai yang tinggi.

Setelah pengujian dengan gerakan yang terbuat dari PLA konvensional, Kai Schmidt-Brauns mengganti komponen penting dengan spesimen yang dicetak dari igus® tribofilamen® iglidur® i150. Perbandingan menunjukkan bahwa gesekan geser dan statis antara komponen yang terbuat dari iglidur® i150 berkurang secara signifikan. Selain itu, berkat ketahanan aus yang tinggi dari bahan igus®, masa pakai ratchet meningkat dan proses pelepasan yang lebih teratur dapat diamati.

Jugend Forscht adalah kompetisi Jerman untuk talenta muda bagi siswa dari kelas 4 SD hingga usia 21 tahun. Para peserta dapat mengerjakan dan mengirimkan masalah yang mereka pilih sendiri di bidang matematika, ilmu komputer, dan ilmu pengetahuan alam. Sebagai bagian dari kompetisi ini, Kai Schmidt-Brauns dari Wolfsburg pertama kali membuat model matematika untuk menentukan geometri yang tepat dari komponen-komponen mekanisme pelarian yang dapat dicetak 3D. Secara khusus, hal ini melibatkan kurva profil dari roda profil, yang dapat dia hitung dari parameter yang ditentukan dengan baik. Escapement jam tangan adalah bagian yang menentukan keakuratan jam tangan. Mekanisme escapement "menghambat" roda gigi secara berkala, misalnya dengan bantuan jangkar, dan memastikan bahwa satu menit pada jam sesuai dengan satu menit dan terkadang tidak memakan waktu 61 dan terkadang 55 detik. Pada langkah berikutnya dari proyek ini, Kai Schmidt-Brauns membandingkan kurva profil yang dihitung dengan kurva profil yang ditentukan secara empiris. Dia menemukan bahwa pergerakan dengan kurva profil yang dihitung memiliki tingkat yang lebih teratur daripada kurva profil yang ditentukan secara empiris.

Selain membandingkan rumus matematis dan kurva profil yang ditentukan secara empiris, Kai Schmidt-Brauns menguji pelolosan dengan bahan yang berbeda. Pilihannya jatuh pada tribofilamen® iglidur® i150. Dengan suhu unggun 40 ° C, kecepatan pencetakan 30 mm / s pada ketinggian lapisan 0,1 mm dan suhu ekstruder 250 ° C, siswa tersebut mencapai hasil terbaik dengan filamen dari igus®. Dibandingkan dengan PLA konvensional, ia juga dapat menentukan pergerakan escapement yang jauh lebih teratur selama uji coba. Selain hasil dalam pelepasan, filamen yang dioptimalkan secara tribologis mampu memberikan peningkatan dengan ketahanan aus pada komponen yang sangat berat. Cincin pawl dari ratchet (lihat gambar), yang terletak di mekanisme belitan jarum jam, harus diganti secara signifikan lebih sering dengan PLA konvensional dibandingkan dengan iglidur® i150. Selain itu, ia mampu mencatat ketangguhan dan fleksibilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang terbuat dari PLA konvensional melalui pengujian dengan pegas spiral yang dicetak dari iglidur® i150.

Selain iglidur® i150, igus® menawarkan banyak filamen yang dioptimalkan secara tribologi untuk pencetakan 3D. Semuanya memiliki kesamaan yaitu ditujukan untuk aplikasi geser karena ketahanan abrasi yang tinggi. iglidur® i150 dapat diproses dengan sangat mudah seperti filamen PLA dan PETG. Dalam uji keausan dari laboratorium uji igus®, tribofilamen igus® berkinerja hingga 50 kali lebih baik daripada plastik konvensional seperti PLA dan ABS (lihat gambar). Ini juga sesuai dengan makanan sesuai dengan Peraturan UE 10/2011 dan oleh karena itu cocok untuk aplikasi yang sesuai dalam industri makanan dan pengemasan. Filamen serba guna ini khususnya cocok untuk pemula dalam mencetak berkat kemudahannya dalam pemrosesan. Layanan pencetakan 3D juga tersedia kapan saja dengan waktu pengiriman 1-3 hari jika diperlukan bantuan tenaga ahli.