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3D 列印機生產的老式車款零件

品質極佳的 3D 列印零件用於老式汽車

  • 需求:老式汽車速度計中的替換蝸輪
  • 製造方法:選擇性雷射燒結
  • 要求: 持久耐久、 精度高、經濟實惠
  • 所用材料:iglidur i6
  • 行業: 汽車
  • 為客戶帶來的益處: 高精度、無磨損、快速製造、成本低、免潤滑
應用概覽:
為老舊汽車尋找備件是個大難題,幾乎是不可能完成的任務。這一問題非常普遍,對於特殊車輛和稀有車型來說尤其如此。 Jörg Pühler博士就遇到了這樣的難題,作為一輛1924年產的Stanley 750B車的車主,他想為這輛車速度計的里程表尋找替代零件。
由於磨損以及前任車主的使用,汽車的原始零件已經完全損壞。最終, 易格斯線上3D列印服務為其提供了解決方案:帶蝸輪和齒輪的軸通過列印快速生產出來,所用的材料是耐磨的iglidur i6雷射燒結工程塑膠。
了解更多 iglidur® I6
用於老式汽車的 3D 列印備件:蝸輪 金屬蝸輪(舊)和由 iglidur I6 製成的 3D 列印工程塑膠蝸輪(新)對比。 來源:Jörg Pühler 博士

問題

Stewart Warner 速度計中,與輸入軸上的蝸輪相嚙合的第一個中間軸上的  齒輪不能正常工作。  小齒輪無法與蝸輪聯動。 前任車主對速度計進行過改裝,因此無法確定尺寸到底多大。 備件製造商進行了多次嘗試,需要一種穩定、精度高並且適合長期使用的材料。  

解決方案

易格斯 3D 列印服務採用 iglidur I6 製造了一種功能完善的備件。採用雷射燒結工藝進行生產既快速又經濟高效,因此老式汽車車主可以輕鬆獲得多種型號的組件,用於實際測試。 高性能工程塑膠含有固體潤滑劑因此零組件無需額外的潤滑。投入使用 2000 多英里之後仍然沒有出現磨損跡象。  

速度計裡的蝸輪為什麼會磨損?

1924 年生產的 Stanley 750B 老式汽車的速度計無法正常工作,里程表發生問題。 車主發現,故障是由位於第一個中間軸上的與輸入軸的蝸輪相嚙合的齒輪造成的。 由於磨損,小齒輪無法與蝸輪聯動。
 
問題原因在於包含三部分的短距離里程表裝置:刻度盤的軸向間隙約 0.2 毫米,並且沒有彈簧墊圈把刻度盤分開。 有時,小傳動齒輪會滑到刻度盤之間,妨礙計數裝置工作。 一個稍微彎曲、厚 0.1 毫米的黃銅墊圈安裝在側面,能消除軸向間隙,從而防止出現堵塞。
老式汽車速度計 最初無法買到 Stewart Warner 的 M-9 型 Chicago 速度計的備件。來源:Jörg Pühler 博士

經過幾次嘗試獲得可用的備件

消除故障原因後,可以開始生產備件了。Pühler 博士使用 FreeCAD 軟體成功為所需組件創建了 3D 模型的 CAD 文件。透過易格斯 3D 列印服務下的第一個訂單很快得到響應,成品備件幾天後便送達。 
 
材料很穩定,即使是最小的細節也完美復刻。 軸與軸承完美契合,用於輸出的蝸輪也很匹配。 但是,由於原來的小齒輪磨損得很厲害,所生產齒輪的預計尺寸太小了。 
帶蝸輪和齒輪的軸 原件遭受了很嚴重的損壞,因此我們無法確定尺寸。 來源:Jörg Pühler 博士

3D 列印備件測試:它能通過耐久性測試嗎?

CAD 模型中只有一個參數需要更改,然後第二版很快發出用於列印了。 第二個樣品也運行得很好,通過了短期的耐久性測試。 但它在低轉速下會出現輕微的故障,所以必須生產齒輪模塊和螺旋角度經過調整的第三版。 第三個樣品運行良好,能正常聯動。
 
積層製造的一大優勢是可以快速輕鬆地進行更改。 透過數位模型的調整以及快速的線上訂購和生產過程,對原型和備件的調整能夠快速且經濟高效地實施。
 
透過 3D 列印生產備件的難點通常在於創建合適的 3D 模型。網絡上有很多關於創建 CAD 模型的教程和免費線上工具。 易格斯網站上也有很多,免費 CAD 配置器,沒有經驗的使用者也能輕鬆配置齒輪、軸承、梯形螺桿螺母等。 不想自己做這些工作的人可以在業餘愛好者線上研討會的網站上找到有關 3D 列印備件設計方面的幫助。  
用於老式汽車 3D 列印備件的測試台 測試台——測試由 iglidur I6 製成的 3D 列印蝸輪,來源:Jörg Pühler 博士

品質極佳的 3D 列印零件用於老式汽車

在測試台上經過全面測試後,軸被安裝到速度計中,然後速度計又裝回到老式汽車中。iglidur® i6 的一個重要優勢是工程塑膠中整合有固體潤滑劑,因此使用者不必再潤滑零件,即使連動零件為金屬材質也無需潤滑。

投入使用2000多英里後,列印蝸輪狀況良好,沒有任何明顯的磨損跡象。圖片中可以看到的輕微金屬磨損痕跡來自於驅動蝸輪,是在測試的開始階段產生的,後續使用過程中並沒有明顯的變化。
使用耐磨工程塑膠進行 3D 列印的更多資訊
3D 列印的蝸輪作為老式汽車中的備件 投入使用 2000 多英里之後,仍然沒有出現磨損跡象。 來源:Jörg Pühler 博士

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