Melhor material/filamento de impressão 3D para Gears!

Existem muitos tipos de filamentos de impressão 3D que podem ser usados ​​com a finalidade de fazer engrenagens. Cada filamento tem suas próprias propriedades e comportamentos. Existem diferentes tipos como Nylon, ABS, PLA, PETG e outros.

A maioria das impressoras 3D vem com 1 tipo de filamento, então você terá que investir em outros se quiser experimentar outros filamentos para diferentes finalidades, como engrenagens de impressão.

Selecionar um material apropriado para suas engrenagens impressas em 3D não é tão simples quanto observar as propriedades mecânicas, pois há vários outros fatores a serem considerados, incluindo facilidade de impressão, qualidade de acabamento e custo.

Neste artigo, analiso meus materiais favoritos para engrenagens impressas em 3D. Eu tenho experimentado diferentes materiais de impressão 3D para fazer diferentes tipos de engrenagens e aqui está minha conclusão.

Melhor material/filamento de impressão 3D para engrenagens

Basicamente, todo e qualquer filamento termoplástico tem seus prós e contras. O nylon tem a melhor resistência, o PETG tem o melhor desempenho em baixas temperaturas, o ABS tem a melhor resistência ao impacto e o PLA está em algum lugar no meio. Escolher entre esses materiais é uma troca baseada em suas necessidades específicas.

De um modo geral, o Nylon vai durar mais tempo, o ABS sobreviverá um pouco mais que o PLA, que por sua vez sobreviverá um pouco mais que o PETG.

O nylon é o melhor filamento para imprimir engrenagens devido à sua força, resistência a altas temperaturas e porque não requer nenhuma lubrificação para que as engrenagens funcionem corretamente. O PLA é o segundo em termos de resistência, mas não pode suportar altas temperaturas e se deformará quando atingir 45°C-50°C. ABS e PETG não são recomendados para engrenagens.

1. Nylon

Eu diria que se você quiser algo que não seja muito quebradiço e seja fácil de imprimir, fique com o Nylon. É um bioplástico feito de fontes renováveis ​​que se parece com seda e parece seda ao imprimir com ele. É liso ao toque, forte e flexível.

O baixo coeficiente de atrito do nylon, a alta temperatura de fusão e a alta adesão entre camadas o tornam o material ideal para engrenagens impressas em 3D.

No entanto, a grande afinidade do Nylon pela água pode ser problemática, pois isso pode gerar resultados inconsistentes As impressoras de extrusão aplicam o material de maneira semelhante a uma pistola de cola quente e o problema é que o nylon absorve a água como uma esponja, o que faz com que inche e crie todos os tipos de problemas durante a impressão.

O filamento de nylon absorve a umidade do ar, o que faz com que o filamento inche. Entre 1% e 3% de teor de água pode fazer com que o material falhe quando impresso, e entre 5% a 8% ele começa a ser absorvido em sua parte impressa em 3D.

Isso causa problemas não apenas durante o processo de impressão, mas reduz significativamente a vida útil do produto acabado e o torna inadequado para uso externo.

Dados esses pontos fortes e falhas, o nylon ainda é um excelente candidato para engrenagens de impressão 3D.

Agora vamos ver os três materiais mais usados ​​na impressão 3D; PLA, ABS e PETG.

2. PLA

Para a impressão 3D, há muitas coisas boas que podem ser ditas sobre o PLA. Vamos começar com o fato de que tem um custo baixo, chegando a $ 20/Kg por carretel, e uma vez que você considera o custo da eletricidade, já que você não precisa de uma temperatura de impressão extremamente alta como no ABS, o PLA acaba sendo um filamento fantástico em geral.

Possui excelente flexibilidade e ainda mantém boas características de resistência e desgaste, razão pela qual considero um material muito melhor para engrenagens do que ABS e PETG, mas não tão bom quanto o Nylon.

No entanto, o PLA não suporta altas temperaturas e começará a se deformar mesmo quando deixado ao sol durante o verão.

Portanto, leve isso em consideração na hora de decidir qual filamento usar; Se as engrenagens forem expostas a altas temperaturas, considere o Nylon, caso contrário, o PLA fará maravilhas!

3. ABS

Você provavelmente já tentou fazer engrenagens com ABS, apenas para descobrir que o material em si não é tão adequado para engrenagens.

Por um lado, como ele precisa ser impresso em uma temperatura muito alta, com uma cama aquecida e em uma impressora fechada (geralmente), você pode levar algumas tentativas até conseguir que suas engrenagens imprimam corretamente, pois o ABS é muito propenso a deformação devido à sua alta temperatura de impressão.

Não só isso, mas se você comparar duas engrenagens idênticas feitas de PLA e ABS, a feita de ABS não pode suportar as mesmas forças que o PLA.

Na verdade, tente você mesmo:imprima algumas engrenagens com cada material e, usando um alicate, aplique força nas engrenagens. Você notará que o feito de ABS esmaga facilmente, enquanto o feito de PLA é quase indestrutível.

Por fim, o ABS produz gases tóxicos durante a impressão, o que é outro motivo para não usá-lo, pelo menos não para engrenagens.

4. PETG

O PETG é geralmente um pouco mais barato que o ABS e um pouco mais caro que o PLA.

Tanto o PLA quanto o ABS são mais baratos, mais robustos e mais rígidos que o PETG, que por si só é um bom material para algumas coisas, mas não é a melhor escolha para o design geral de engrenagens.

Depois de analisar os dados sobre as propriedades do material, estou colocando o PETG no final da minha lista. Embora seja um material dúctil, também é mais macio, mais flexível e menos resistente a arranhões do que o ABS ou o PLA, o que o torna uma escolha pior para engrenagens.

O PETG também é higroscópico, assim como o Nylon, e precisa ser pré-seco antes do uso para evitar possíveis problemas. Outra reclamação comum sobre o PETG é que ele é quebradiço. Uma das razões para isso é sua menor temperatura de transição vítrea, pois começa a amolecer em 80°C, enquanto o ABS, por exemplo, pode tolerar temperaturas de até ~100°C e o nylon até pelo menos 120°C

Portanto, como não é tão bom para suportar altas temperaturas, mas também sofre de alguns outros problemas, eu não recomendaria PETG para engrenagens em vez de Nylon ou PLA.

Lubrificação de engrenagens impressas em 3D

A lubrificação reduz o atrito e o desgaste. Agora, não tenho uma boa maneira de medir as taxas de desgaste, então não posso dizer se as peças plásticas lubrificantes as fazem durar mais ou não, mas posso dizer por experiência que, em alguns casos, as peças plásticas durarão mais se são lubrificados.

Se você estiver usando engrenagens plásticas com dentes em vez do tipo estriado mais robusto, a lubrificação pode reduzir o desgaste e o ruído e também melhorar a eficiência.

No entanto, os métodos comumente usados ​​de “manchar” uma superfície com graxa ou óleo para evitar desgaste e atrito são menos do que ideais para pessoas inexperientes, pois geralmente usam o tipo errado de graxa para PLA, ABS e PETG.

O primeiro passo para escolher um lubrificante adequado para engrenagens é descobrir com qual tipo de plástico você está trabalhando. Diferentes tipos de plásticos respondem a diferentes tipos de lubrificantes. Uma regra prática é que os filamentos de plástico geralmente são à base de petróleo e serão compatíveis com um lubrificante à base de petróleo.

Nylon e ABS são polímeros derivados de produtos petroquímicos, então eles ficarão bem com o lubrificante certo à base de óleo.

PLA e PET, por outro lado, tendem a ter uma composição química mais baseada em plantas. Como tal, estes tendem a responder melhor a óleos vegetais menos viscosos. Ao alterar o tipo de óleo ou graxa que você usa, você pode personalizar o desempenho de sua impressora para atender às suas necessidades.

Lubrificantes brancos à base de lítio, PTFE e silicone são adequados para uso geral. Eles são as melhores escolhas para longevidade sem precisar de reaplicação frequente.

No entanto, o nylon, em geral, tem resultados bastante aceitáveis ​​e não é necessário adicionar nenhum tipo de lubrificação física às engrenagens.

Eu fiz algumas engrenagens que estão operando há mais de 3 meses sem lubrificação de qualquer tipo sem uma única falha de engrenagem.

Impressão 3D de engrenagens mais fortes

Embora o fator mais importante em termos de resistência seja o próprio material, existem algumas configurações de impressão que também podem ajudá-lo a obter uma peça mais forte.

Certifique-se de que o filamento foi aquecido o suficiente

Em Fused Deposition Modeling (FDM), as camadas impressas devem se unir em uma parte sólida; A primeira camada se funde com a última camada, e assim por diante, e temperaturas mais altas geralmente resultam em uma melhor “fusão” das camadas, tornando-as mais fortes.

Aumentar a sobreposição de preenchimento

A sobreposição de preenchimento é a área do perímetro que se sobrepõe a uma camada de preenchimento. A sobreposição é necessária para obter uma melhor resistência entre o preenchimento e o perímetro.

Aumentar a altura da camada geralmente facilitará a obtenção de uma boa ligação entre uma camada de preenchimento e o perímetro. No entanto, se você optar por fazer isso, evite um aumento exponencial na altura da camada, pois isso pode levar à ondulação em partes menores.

Desativar ou reduzir o resfriamento

A adesão da camada é extremamente importante e a chave para alcançá-la é manter a temperatura de impressão e a temperatura da camada anterior suficientemente alta. Isso é mais difícil de conseguir quando cada camada está sendo resfriada ativamente.

O resfriamento é um tópico controverso na impressão 3D e as opiniões sobre ele variam de “o resfriamento é essencial para impressões de alta qualidade” a “o resfriamento não melhora a qualidade de impressão”.

Até onde eu sei, o resfriamento é um grande negócio para a impressão 3D. Ele permite que as peças sejam feitas sem defeitos, e muitas formas difíceis só são possíveis devido ao resfriamento. Mas há uma compensação associada ao resfriamento, que é a qualidade da superfície em troca de resistência.

Se seu objetivo é atingir a força máxima, reduza o resfriamento ou desative-o completamente.

Altura ideal da camada

Uma das “regras” mais importantes das velocidades de impressão 3D é que, com o aumento da altura da camada, a velocidade aumenta, enquanto a força e a qualidade das impressões 3D diminuem.

Quanto mais apertada a altura da camada, melhor a adesão da camada e, portanto, menos espaço aberto para a formação de pontos fracos em sua impressão.

Qual ​​preenchimento você deve usar para o Gears?

A primeira vez que pensei em imprimir engrenagens, tive certeza de que 100% de preenchimento renderia a engrenagem mais forte em geral.

Mas não foi esse o caso e as engrenagens que imprimi com 50% de preenchimento eram tão fortes quanto as que imprimi com 100%.

Em suma, não há necessidade de ultrapassar 50% de preenchimento, pelo menos não em minha própria experiência.

Tabela de comparação

Filamento	Qualidade do equipamento	Temperatura do bico	Cama Aquecida	Risco de distorção	Facilidade de uso	Custo
PL	Ótimo	180°C - 230°C	Não obrigatório	Baixo	Fácil	US$ 10 – US$ 25
ABS	Pobre	230°C – 250°C	Aprox. 100°C	Moderado	Intermediário	US$ 15 – US$ 25
PETG	Pobre	230°C – 250°C	Aprox. 100°C	Baixo	Fácil	US$ 15 – US$ 20
Nilon	Melhor	230°C – 260°C	80°C – 100°C	Moderado	Intermediário	US$ 50 – US$ 65

Conclusão

O nylon é a escolha óbvia por todas as razões que mencionei, mas a maioria de nós não tem o nylon pronto para usar.

No entanto, o PLA produz resultados fantásticos e cria engrenagens fortes e confiáveis ​​e, felizmente, é um material que todo fabricante tende a ter disponível e pronto para ser impresso.

Então, se você tiver acesso ao Nylon, use esse. Caso contrário, o PLA funcionará bem!

Espero que esta informação tenha sido útil!

Tenha um dia maravilhoso!

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