3D列印耐磨發條零件

所需產品：用於機械發條的零件
製造方法：熔融沉積成型，擠壓型（FDM）
要求：耐磨性好，機械性能出色，細節精度高
所用材料： 耐磨3D列印線材 lidur I150
行業：模型製作
為客戶帶來的益處：耐磨性提高，零件的使用壽命顯著增加，擒縱機制以及整個系統的運行更規律

應用概覽：
作為 Jugend Forscht 項目的一部分，Kai Schmidt-Brauns 構建了一個完全可 3D 列印的發條，並將機械發條擒縱機制的數學計算輪廓曲線與根據經驗得出的輪廓曲線進行了對比。為了測試不同的輪廓曲線，他根據自己創建的數學模型列印了一個機械發條。除了對使用傳統的 PLA 製成的部件進行實驗之外，這位來自德國沃爾夫斯堡的學生還對由 iglidur I150 耐磨線材製成的部件進行了測試，以比較兩種部件的輪廓曲線的差異。結果表明，採用易格斯材料製成的部件的擒縱系統性能更好。與使用傳統 PLA 製成的部件相比，採用耐磨線材製成的的部件可以承受更高的機械負載，它的使用壽命也更長，運行也更規律。

更多關於iglidur I150的資訊

機械發條正面：能量儲存在上條機構中

問題：

為了使機械發條準確運行，必須精確確定整個機制中所有零件的幾何形狀，同時盡可能降低移動零件之間的摩擦。 Kai Schmidt-Brauns項目旨在為3D可列印發條設計擒縱機構，並透過數學模型確定其幾何形狀。雖然使用數學模型可以使發條的運動更加規律，但該項目希望尋找到其他可以使發條更加準確的方法。此外，在對由傳統的PLA材料製成的3D列印零件進行測試後發現，如電梯中的棘輪（包括棘齒和輪緣）之類的受力較大的零件並沒有很長的使用壽命。

解決方案

在對傳統的PLA材質的發條測試後，Kai Schmidt-Brauns選擇了由易格斯iglidur I150耐磨線材製成的列印樣本替換了其中的關鍵零件。對比之後發現，由iglidur I150製成的零件之間的滑動摩擦和靜摩擦顯著降低。此外，由於易格斯材料具有高耐磨性，所以使用這些材料後，棘輪的使用壽命增加，機構的運行也更加規律。

完全由3D列印而成的精確發條

Jugend Forscht是在德國舉辦的一項競賽，參賽者都是年齡在4至21歲的年輕研究人員。參賽者可以提出數學、計算機科學或自然科學領域中的一個問題並對其進行研究。作為本次比賽的一部分，來自沃爾夫斯堡的Kai Schmidt-Brauns首先建立了一個數學模型，以精準確定3D可列印擒縱機制零件的幾何形狀。尤其是輪廓曲線，對此，他能夠通過定義好的參數將其計算出來。手錶的擒縱機構是決定手錶精度的關鍵部分。擒縱機制“控制”齒輪系使其運行精準，比如在擒縱叉的幫助下，它可確保時間每過一分鐘，時鐘也走過一分鐘，而不是61秒或55秒。然後，Kai Schmidt-Brauns將計算出的輪廓曲線與根據經驗確定的輪廓曲線進行了比較。結果發現，按照計算出的輪廓曲線進行的運動比按照根據經驗確定的輪廓曲線進行的運動更有規律。

機械發條背面：最左邊是輪廓輪，其輪廓曲線必須要被精準確定

使用iglidur I150實現更精準運行

除了將通過數學公式計算出的輪廓曲線與根據經驗確定的輪廓曲線進行比較，Kai Schmidt-Brauns還對擒縱機制的不同製作材料進行了測試。最終他決定使用iglidur I150耐磨線材作為其擒縱機制的製作材料。測試中，他發現，使用易格斯線材且在列印平台為40°C，列印速度為30mm/s，層高為0.1mm，擠出機溫度為250°C的測試條件下，測試結果最佳。此外他發現，在試運行期間，與傳統的PLA相比，使用此材料製成的擒縱機制運行更規律。不僅如此，經過摩擦優化的線材的耐磨性也更佳，因而可以提高一些重負載零件的性能。而且與傳統的PLA相比，使用iglidur I150後，位於發條的上弦結構中的棘輪輪緣（見圖）也不必再頻繁地更換。此外，通過將使用iglidur I150列印而成的螺旋彈簧與由傳統的PLA製成的螺旋彈簧進行比較測試後發現，前者的韌性和柔性要優於後者。

由棘齒和輪緣組成的iglidur I150材質的棘輪

使用易格斯耐磨線材延長應用的使用壽命

除了iglidur I150之外，易格斯還提供很多其他種類的3D列印耐磨線材。這些線材有兩個共同特點，即高耐磨性和適用於滑動應用。同PLA和PETG線材一樣，iglidur I150也可以被輕鬆地加工出來。但是它的性能要比PLA和ABS等傳統塑料高50倍（見圖），這一點已在易格斯內部測試實驗室中經過測試證明。此外，這種易格斯線材還符合歐盟10/2011食品安全標準，因此可用於食品行業和包裝行業。而且因為這種全能型線材易於加工，所以它特別適合3D列印新手。線材的交付期為1-3天，如果您需要專家幫助，可以隨時使用我們的3D列印服務。

前往 3D 列印服務

iglidur I150線材磨損率線性運動速度v=0.1m/s；p=1MPay軸=磨損率（越低越好）藍色條=硬化鋼（Cf53/1.1213），橙色條=不銹鋼（304SS/AISI304）1.iglidur I150 2. iglidur I180 3. PLA 4. ABS

iglidur i150磨損測試：Y軸=磨損率[μm/km] 1. iglidur i150 2. iglidur I180 3. PLA 4. ABS；測試參數（直線運動）：v=0.1m/s、p=1MPa；軸材料：硬化鋼（Cf53/1.1213）和不銹鋼（V2A/1.4301）

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