在最近发表的《开放式杂志》上发表的文章中聚合物，研究人员讨论了3D印刷聚合物齿轮的服务和磨损。
学习：3D印刷聚合物齿轮的磨损和使用寿命。图片来源：Zhukov Oleg/Shutterstock.com
背景
近年来，增材制造已经超过了传统的制造方法。增材制造业最重要的缺点是，生产所需的时间比传统制造方法更长，并且不是大型生产的理想选择。只需稍作投资，就可以使以三维（3D）打印机建模的商品进行可行。
由于它们的轻巧，低成本，耐腐蚀性和无声操作，塑料齿轮通常在电气，烹饪和纺织部门使用。研究人员研究了用三维打印机印刷的塑料齿轮的强度。在各种工作情况下，在理论和经验上都研究了使用3D打印方法创建的齿轮的机械性能。
（（A）牙齿接触区域和极限（b）负载表面速度分布。图片来源：Boolos，M等人，聚合物
关于研究
在这项研究中，作者计算了使用融合沉积建模（FDM）方法制成的塑料刺激齿轮的耐磨性。在ForschungsstellefürZahnrader und Getriebau（FZG）型测试设备中以相同的负载和旋转速度进行磨损测试，以评估齿轮的使用寿命。app亚博体育齿轮由热塑性聚合物材料（例如丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），聚乳酸（PLA）和聚对苯二甲亚博网站下载酸酯（PETG）制成。
团队确定了FDM工艺在3D打印机中基于旋转次数而在3D打印机中产生的塑料齿轮的磨损。MATLAB®用于计算用于描述沿行动线磨损的方程式。
研究人员通过以相同的负载和旋转速度重复测试来评估齿轮的使用寿命。使用PLA，ABS和PETG聚合物热塑性材料，通常在FDM过程中使用。亚博网站下载使用BCN 3D Sigma R19三维打印机打印塑料齿轮。使用FZG闭路磨损测试仪器进行磨损测试，以观察齿轮上的磨损。
点P的相对运动1和p2。图片来源：Boolos，M等人，聚合物
观察
PETG塑料齿轮比其他类型的塑料齿轮更耐用。PETG塑料齿轮分别超过PLA和ABS，分别为22.3％和37％。PLA齿轮似乎比ABS齿轮强12％。PETG材料齿轮的磨损深度分别比ABS和PLA材料齿轮低30％和40％。
当齿轮以相同的载荷和旋转速度旋转时，在理论上计算出的磨损深度中，在ABS，PLA和PETG中看到最多的磨损。在磨损方面，PETG是最耐用的材料。齿轮的根部区域是塑料齿轮的重要场所。
使用理论方程计算出的PLA制造齿轮的磨损深度值与使用CMM的实验观察到的结果相差4-5％。这证明了理论方程式对不同塑料齿轮的使用和适应性。ABS和PLA显示具有相似的磨损特性。当比较所有三种塑料齿轮材料时，观察到PET的最耐用性。亚博网站下载PETG材料对磨损具有抗性，这与其高伸长断裂和刚性但灵活的性质有关。
聚合物尖峰齿轮（A）PLA，（（b）ABS（（C）petg。图片来源：Boolos，M等人，聚合物
结论
总之，这项研究理论上确定了3D打印机中提出的FDM方法产生的塑料齿轮的磨损深度方程，并使用MATLAB计算了沿着动作线的磨损深度®派生的代码。为了评估齿轮的使用寿命，重复测试，直到以相同数量的旋转和速度发生损坏。
在牙齿根部的区域中特别观察到磨损，在该区域中，驾驶齿轮在FDM工艺制造的塑料齿轮中进行操作。齿轮的根部区域是塑料齿轮的重要场所。
由于它们在质量方面的差异，比较了3D打印机中FDM方法在材料制造中比较了三种不同的聚合物材料（ABS，PLA和PETG）。亚博网站下载虽然PLA是最容易使用的材料，但ABS最困难。在价格和可用性方面，所有三种聚合物材料均以细丝销售并具有相似的成本，但是就耐磨性而言，PETG是明显的赢家。亚博网站下载
作者提到，未来的研究将比较使用各种3D打印技术和印刷参数制成的聚合物齿轮的磨损行为。
来源
Boolos，M.，Corbin，S.，Herrmann，A。等。3D印刷聚合物齿轮的磨损和使用寿命。聚合物14（10）2064（2022）。https://www.mdpi.com/2073-4360/14/10/2064
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