Gears를 위한 최고의 3D 프린팅 재료/필라멘트!

기어를 만드는 데 사용할 수 있는 3D 프린팅 필라멘트에는 여러 유형이 있습니다. 각 필라멘트에는 고유한 속성과 동작이 있습니다. 나일론, ABS, PLA, PETG 등과 같은 다양한 유형이 있습니다.

대부분의 3D 프린터에는 1가지 유형의 필라멘트가 제공되므로 프린팅 기어와 같은 다른 용도로 다른 필라멘트를 실험하려면 다른 필라멘트에 투자해야 합니다.

3D 인쇄 기어에 적합한 재료를 선택하는 것은 인쇄 용이성, 마감 품질 및 비용을 포함하여 고려해야 할 몇 가지 다른 요소가 있기 때문에 기계적 특성을 확인하는 것만큼 간단하지 않습니다.

이 기사에서는 3D 인쇄 기어에 대해 내가 가장 좋아하는 재료를 살펴봅니다. 저는 다양한 유형의 기어를 만들기 위해 다양한 3D 프린팅 재료를 실험해 보았고 이것이 제 결론입니다.

Gears용 최고의 3D 프린팅 재료/필라멘트

기본적으로 모든 열가소성 필라멘트에는 장단점이 있습니다. 나일론은 강도가 가장 좋고, PETG는 저온 성능이 가장 좋으며, ABS는 충격 강도가 가장 좋으며 PLA는 그 중간 정도입니다. 이러한 재료 중에서 선택하는 것은 특정 요구 사항에 따라 절충됩니다.

일반적으로 나일론은 가장 오래 지속되며 ABS는 PLA보다 약간 더 오래 지속되며 PETG보다 약간 더 오래 지속됩니다.

나일론은 강도가 높고 고온에 견디며 기어가 제대로 작동하는 데 윤활유가 필요하지 않기 때문에 기어를 인쇄하는 데 가장 적합한 필라멘트입니다. PLA는 강도면에서 두 번째에 가깝지만 고온을 견디지 못하고 45°C-50°C에 도달하면 변형됩니다. ABS 및 PETG는 기어에 권장되지 않습니다.

1. 나일론

잘 부서지지 않고 인쇄하기 쉬운 것을 원한다면 나일론을 사용하십시오. 실크처럼 보이고 인쇄할 때 실크처럼 느껴지는 재생 가능한 소스로 만든 바이오 플라스틱입니다. 촉감이 부드럽고 강하며 유연합니다.

나일론은 낮은 마찰 계수, 높은 용융 온도 및 높은 층간 접착력으로 인해 3D 인쇄 기어에 이상적인 소재입니다.

그러나 물에 대한 나일론의 큰 친화력은 일관되지 않은 결과를 생성할 수 있기 때문에 문제가 될 수 있습니다. 압출 프린터는 핫 글루건과 유사한 방식으로 재료를 적용하며 문제는 나일론이 스폰지처럼 물을 흡수하여 팽창하고 생성되는 문제입니다. 인쇄하는 동안 모든 종류의 문제가 발생합니다.

나일론 필라멘트는 공기 중의 수분을 흡수하여 필라멘트가 부풀어 오릅니다. 1%에서 3% 사이의 수분 함량은 인쇄 시 재료가 손상될 수 있으며 5%에서 8% 사이에서는 3D 인쇄된 부품에 흡수되기 시작합니다.

이는 인쇄 과정에서 문제를 일으킬 뿐만 아니라 완제품의 수명을 크게 단축시키고 옥외용으로 부적합하게 만듭니다.

이러한 장점과 단점을 감안할 때 나일론은 여전히 3D 프린팅 장비의 탁월한 후보입니다.

이제 3D 프린팅에서 가장 일반적으로 사용되는 세 가지 재료를 살펴보겠습니다. PLA, ABS 및 PETG.

2. PLA

3D 프린팅의 경우 PLA에 대해 말할 수 있는 좋은 점이 많습니다. 스풀당 $20/Kg의 저렴한 비용으로 시작하고 전기 비용을 고려하면 ABS처럼 매우 높은 인쇄 온도가 필요하지 않기 때문에 PLA가 끝납니다. 전체적으로 환상적인 필라멘트가 되었습니다.

유연성이 뛰어나면서도 강도와 내마모성을 유지하기 때문에 ABS나 PETG보다 기어용으로 훨씬 좋은 소재이지만 나일론만큼은 못하다고 생각합니다.

그러나 PLA는 고온을 견디지 못하며 여름에 야외에 놔둬도 변형되기 시작합니다.

따라서 사용할 필라멘트를 결정할 때 이를 고려하십시오. 기어가 고온에 노출될 경우 나일론을 고려하고 그렇지 않은 경우 PLA가 훌륭하게 작동합니다!

3. ABS

ABS로 기어 제작을 시도했지만 소재 자체가 기어에 적합하지 않다는 것을 알게 되었을 것입니다.

한편으로는 가열 베드와 동봉된 프린터(일반적으로)를 사용하여 매우 높은 온도에서 인쇄해야 하기 때문에 ABS가 매우 높기 때문에 기어가 올바르게 인쇄될 때까지 몇 번 시도해야 할 수 있습니다. 높은 인쇄 온도로 인해 뒤틀리기 쉽습니다.

뿐만 아니라 PLA와 ABS로 만든 동일한 두 기어를 비교하면 ABS로 만든 기어는 PLA가 견딜 수 있는 것과 같은 힘을 견딜 수 없습니다.

실제로 직접 해보십시오. 각 재료로 몇 개의 기어를 인쇄하고 플라이어를 사용하여 기어에 힘을 가합니다. ABS로 만든 것은 쉽게 부서지는 반면 PLA로 만든 것은 거의 파괴되지 않는다는 것을 알 수 있습니다.

마지막으로 ABS는 인쇄하는 동안 유독 가스를 생성하므로 적어도 기어에는 사용하지 않는 또 다른 이유입니다.

4. PETG

PETG는 일반적으로 ABS보다 약간 저렴하고 PLA보다 약간 비쌉니다.

PLA와 ABS는 둘 다 PETG보다 저렴하고 견고하며 견고합니다. PETG는 그 자체로 어떤 면에서는 좋은 소재이지만 일반적인 기어 설계에는 최선의 선택이 아닙니다.

재료 특성에 대한 데이터를 검토한 후 PETG를 목록 맨 아래에 두었습니다. 연성 소재이지만 ABS나 PLA보다 더 부드럽고 유연하며 긁힘 방지 기능이 있어 기어에 적합하지 않습니다.

PETG는 나일론과 마찬가지로 흡습성이 있으며 잠재적인 문제를 방지하기 위해 사용 전에 사전 건조해야 합니다. PETG에 대한 또 다른 일반적인 불만은 부서지기 쉽다는 것입니다. 그 이유 중 하나는 80°C에서 연화되기 시작하기 때문에 유리 전이 온도가 낮기 때문입니다. 반면 ABS는 최대 100°C까지, 나일론은 120°C 이상까지 견딜 수 있습니다.

따라서 고온에 잘 견디는 것은 아니지만 몇 가지 다른 문제가 있기 때문에 나일론이나 PLA보다 기어에 PETG를 권장하지 않습니다.

3D 인쇄 기어의 윤활

윤활은 마찰과 마모를 줄입니다. 마모율을 측정할 수 있는 좋은 방법이 없으므로 플라스틱 부품에 윤활유를 바르면 수명이 더 길어지는지 여부를 말할 수 없지만 경험을 통해 말씀드릴 수 있는 것은 어떤 경우에는 플라스틱 부품이 윤활 처리됩니다.

보다 견고한 스플라인 유형이 아닌 톱니가 있는 플라스틱 기어를 사용하는 경우 윤활을 통해 마모와 소음을 줄이고 효율성도 높일 수 있습니다.

그러나 마모와 마찰을 방지하기 위해 그리스 또는 오일로 표면을 '스미어링'하는 일반적으로 사용되는 방법은 PLA, ABS 및 PETG에 잘못된 종류의 그리스를 자주 사용하기 때문에 경험이 없는 사람들에게는 이상적이지 않습니다.

기어에 적합한 윤활유를 선택하는 첫 번째 단계는 작업 중인 플라스틱 유형을 파악하는 것입니다. 다른 유형의 플라스틱은 다른 유형의 윤활유에 반응합니다. 경험에 따르면 플라스틱 필라멘트는 종종 석유 기반이며 석유 기반 윤활유와 호환됩니다.

나일론과 ABS는 석유화학제품에서 파생된 폴리머이므로 올바른 유성 윤활유를 사용하면 됩니다.

반면에 PLA와 PET는 식물성 화학 성분을 더 많이 사용하는 경향이 있습니다. 따라서 이들은 덜 점성인 식물성 기름에 더 잘 반응하는 경향이 있습니다. 사용하는 오일이나 그리스의 종류를 변경하여 필요에 맞게 프린터 성능을 조정할 수 있습니다.

백색 리튬, PTFE 및 실리콘 기반 윤활제는 일반 용도에 적합합니다. 자주 덧바르지 않고도 오래 사용할 수 있는 최고의 제품입니다.

그러나 일반적으로 나일론은 매우 만족스러운 결과를 제공하므로 기어에 어떤 종류의 물리적 윤활도 추가할 필요가 없습니다.

나는 한 번의 기어 고장없이 어떤 종류의 윤활도없이 3 개월 이상 작동하는 두 개의 기어를 만들었습니다.

3D 프린팅 더 강력한 기어

강도 측면에서 가장 중요한 요소는 재료 자체이지만 더 강한 부품을 얻는 데 도움이 될 수 있는 몇 가지 인쇄 설정이 있습니다.

필라멘트가 충분히 가열되었는지 확인

FDM(Fused Deposition Modeling)에서 인쇄된 레이어는 단단한 부분으로 함께 결합되어야 합니다. 첫 번째 레이어는 마지막 레이어와 융합하는 식으로 진행되며 일반적으로 온도가 높을수록 레이어가 더 잘 "용해"되어 레이어가 더 강해집니다.

채우기 겹침 증가

채우기 겹침은 채우기 레이어와 겹치는 둘레 영역입니다. 충전재와 둘레 사이의 강도를 높이려면 겹침이 필요합니다.

레이어 높이를 높이면 일반적으로 채우기 레이어와 주변부 사이에 좋은 결합을 얻기가 더 쉬워집니다. 그러나 그렇게 하기로 선택한 경우 레이어 높이가 기하급수적으로 증가하는 것을 피해야 합니다. 작은 부분이 말릴 수 있기 때문입니다.

냉각 비활성화 또는 감소

레이어 접착은 매우 중요하며 이를 달성하기 위해서는 인쇄 온도와 이전 레이어의 온도를 충분히 높게 유지하는 것이 중요합니다. 모든 층이 활발하게 냉각되고 있을 때는 달성하기가 더 어렵습니다.

냉각은 3D 프린팅에서 논란의 여지가 있는 주제이며 "고품질 인쇄를 위해서는 냉각이 필수적입니다"에서 "냉각은 인쇄 품질을 전혀 향상시키지 않는다"에 이르기까지 다양한 의견이 있습니다.

내가 아는 한, 냉각은 3D 프린팅에서 큰 문제입니다. 결함 없이 부품을 만들 수 있으며 냉각을 통해서만 많은 어려운 형상이 가능합니다. 그러나 강도와 표면 품질이 교환되는 냉각과 관련된 절충안이 있습니다.

최대 강도를 달성하는 것이 목표라면 냉각을 줄이거나 완전히 비활성화하십시오.

최적 레이어 높이

3D 프린팅 속도의 가장 중요한 '규칙' 중 하나는 레이어 높이가 증가할수록 속도는 증가하지만 3D 프린팅의 강도와 품질은 감소한다는 것입니다.

레이어 높이가 낮을수록 레이어 접착력이 좋아지므로 인쇄물에 약한 부분이 형성될 수 있는 열린 공간이 줄어듭니다.

Gears에 어떤 충전재를 사용해야 합니까?

기어 인쇄에 대해 처음 생각했을 때 100% 채우기가 전체적으로 가장 강력한 기어를 생산할 것이라고 확신했습니다.

하지만 그렇지 않았고 50% 충전재로 인쇄한 기어는 100% 충전재로 인쇄한 기어만큼 강력했습니다.

요컨대, 적어도 제 경험으로는 50% 이상 충전할 필요가 없습니다.

비교표

필라멘트	장비 품질	노즐 온도	온열 침대	변형 위험	사용 용이성	비용
PLA	훌륭합니다	180°C – 230°C	필수	낮음	쉬움	$10 – $25
ABS	나쁨	230°C – 250°C	대략. 100°C	보통	중급	$15 – $25
PETG	나쁨	230°C – 250°C	대략. 100°C	낮음	쉬움	$15 – $20
나일론	최고	230°C – 260°C	80°C – 100°C	보통	중급	$50 – $65

결론

내가 언급한 모든 이유로 나일론이 명백한 선택이지만 우리 대부분은 나일론을 사용할 준비가 되어 있지 않습니다.

그러나 PLA는 환상적인 결과를 제공하고 강력하고 신뢰할 수 있는 기어를 생성하며 다행히도 모든 제조업체에서 사용할 수 있고 인쇄할 준비가 된 재료입니다.

따라서 나일론에 액세스할 수 있는 경우 해당 나일론을 사용하십시오. 그렇지 않으면 PLA가 잘 됩니다!

이 정보가 도움이 되었기를 바랍니다!

멋진 하루 보내세요!