Suku cadang jarum jam yang tahan aus dari printer 3D

• Apa yang dibutuhkan:komponen untuk jarum jam secara mekanis
• Metode pembuatan:ekstrusi filamen (FDM)
• Persyaratan:ketahanan abrasi yang tinggi, sifat mekanik yang baik, akurasi yang detail
• Bahan:iglidur I150
• Industri: pembuatan model
• Keberhasilan bagi pelanggan:ketahanan aus yang lebih baik, masa pakai komponen yang jauh lebih lama, pengoperasian pelepasan yang lebih teratur jarum jam secara keseluruhan

Sekilas tentang aplikasi:
Sebagai bagian dari proyek Jugend Forscht, Kai Schmidt-Brauns membuat jarum jam yang sepenuhnya dapat dicetak 3D dan membandingkan kurva profil yang dihitung secara matematis dari keterlepasan jarum jam mekanis dengan kurva profil yang ditentukan secara empiris. Untuk menguji setiap kurva profil, ia mencetak jarum jam mekanis berdasarkan model matematikanya. Selain eksperimen dengan komponen yang terbuat dari PLA konvensional, Schmidt-Brauns menguji kurva profil yang berbeda dengan komponen yang terbuat dari tribofilamen iglidur I150. Ini menegaskan bahwa mengganti dengan bahan igus berkinerja lebih baik. Karena filamen yang dioptimalkan secara tribologis, komponen yang dikenai beban mekanis yang sangat tinggi mampu mencapai masa pakai yang jauh lebih lama dan pengoperasian yang lebih teratur daripada suku cadang yang terbuat dari PLA konvensional.
 

Jarum jam mekanis dari sisi depan: energi disimpan dalam mekanisme lilitan

Masalah

Agar jarum jam mekanis dapat bekerja dengan akurat, geometri semua komponen mekanisme harus ditentukan dengan tepat dan gesekan antara bagian yang bergerak harus dijaga serendah mungkin. Tujuan dari proyek Kai Schmidt-Brauns adalah untuk merancang mekanisme pelepasan untuk jarum jam yang dapat dicetak 3D dan selanjutnya menentukan geometrinya dengan model matematika. Meskipun model matematis mengarah pada pergerakan jarum jam yang lebih teratur, muncul pertanyaan tentang cara lain untuk membuat jarum jam menjadi lebih akurat. Selain itu, dalam pengujian dengan komponen cetak 3D yang terbuat dari PLA konvensional, bagian yang terkena daya dorong, seperti ratchet (terdiri dari roda ratchet dan rim ratchet) di lift, tidak memiliki masa pakai yang terlalu lama.

Solusi

Setelah pengujian dengan jarum jam yang terbuat dari PLA konvensional, Kai Schmidt-Brauns mengganti komponen penting dengan spesimen yang dicetak dari tribofilamen igus iglidur I150. Sebagai perbandingan, terlihat bahwa gesekan geser dan statis antara komponen yang terbuat dari iglidur I150 berkurang secara signifikan. Selain itu, berkat ketahanan aus yang tinggi dari material igus, masa pakai ratchet dapat ditingkatkan, serta pergerakan pelepasan yang lebih teratur.

Sebuah jarum jam yang tepat sepenuhnya dari printer 3D

Jugend Forscht adalah kompetisi di Jerman untuk peneliti muda dari kelas 4 hingga usia 21 tahun. Peserta dapat mengerjakan dan menyerahkan masalah pilihan mereka sendiri di bidang matematika, ilmu komputer dan ilmu alam. Sebagai bagian dari kompetisi ini, Kai Schmidt-Brauns dari Wolfsburg pertama kali membuat model matematika untuk menentukan geometri yang tepat dari komponen mekanisme pelepasan yang dapat dicetak 3D. Ini terutama melibatkan kurva profil dari profil roda, yang dapat ia hitung dari parameter yang ditentukan dengan baik. Dengan lepasnya jam tangan adalah bagian yang menentukan keakuratan jam tangan. Mekanisme pelepasan "menghambat" rangkaian gear secara berkala, misalnya dengan bantuan garpu pelet, dan memastikan bahwa satu menit dalam jam juga sesuai dengan satu menit dan tidak berlangsung kadang-kadang 61 dan kadang-kadang 55 detik. Pada langkah proyek berikutnya, Kai Schmidt-Brauns membandingkan kurva profil yang dihitung dengan menentukan kurva profil secara empiris. Dia menemukan bahwa pergerakan dengan kurva profil yang dihitung memiliki tingkat yang lebih teratur daripada kurva profil yang ditentukan secara empiris.

Jarum jam mekanis dari belakang: Di paling kiri adalah profil roda, yang kurva profilnya harus ditentukan dengan tepat

Gerakan lebih presisi dengan iglidur I150

Selain membandingkan rumus matematika dan kurva profil yang ditentukan secara empiris, Kai Schmidt-Brauns menguji keterlepasan dengan bahan yang berbeda. Pilihan jatuh pada tribofilamen iglidur I150. Dengan suhu tempat tidur yaitu 40°C, kecepatan pencetakan 30mm/s pada ketinggian lapisan 0,1mm dan suhu ekstruder 250°C, siswa mencapai hasil terbaik dengan filamen dari igus. Dibandingkan dengan PLA konvensional, ia juga mampu mendeteksi pelepasan yang jauh lebih teratur selama uji coba. Selain hasil pelepasan, filamen yang dioptimalkan secara tribologis mampu memberikan peningkatan pada komponen yang terkena tekanan dengan ketahanan ausnya. Rim ratchet dari ratchet (lihat gambar), yang terletak di mekanisme penggulungan jarum jam, harus diganti secara signifikan lebih sering bila menggunakan PLA konvensional dibandingkan dengan iglidur I150. Selanjutnya, melalui pengujian dengan spring spiral yang dicetak dari iglidur I150, ia mampu mencatat kekuatan dan kelenturan yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang terbuat dari PLA konvensional.

Ratchet terbuat dari iglidur I150 terdiri dari roda ratchet dan ratchet rim

tribofilamen igus untuk masa pakai aplikasi yang lebih lama

Selain iglidur I150, igus menawarkan banyak filamen tribologi lain yang dioptimalkan untuk pencetakan 3D. Semua memiliki kesamaan ketahanan abrasi yang tinggi untuk aplikasi meluncur. iglidur I150 dapat diproses dengan sangat mudah, seperti halnya filamen PLA dan PETG. Dalam uji keausan dari laboratorium uji internal igus, kinerja tribofilamen igus hingga 50 kali lebih baik daripada plastik konvensional seperti PLA dan ABS (lihat gambar). Ini juga sesuai dengan makanan menurut Peraturan UE 10/2011 dan oleh karena itu cocok untuk aplikasi yang sesuai dalam industri makanan dan pengemasan. Filamen serba-guna sangat cocok untuk printer pemula karena pemrosesannya yang mudah. Layanan pencetakan 3D juga tersedia setiap saat dengan waktu pengiriman 1-3 hari jika diperlukan dengan bantuan dari pakar kami.

uji keausan iglidur I150: Sumbu-Y = tingkat keausan [μm/km] 1. Iglidur I150 2. Iglidur I180 3. PLA 4. Parameter uji ABS (gerakan linier): v = 0,1m/s; p = 1MPa; bahan poros: baja yang dikeraskan (Cf53/1,1213) dan stainless steel (V2A/1,4301)