Ingranaggio stampa 3d

L’ingranaggio stampa 3d è stato un esperimento sia dal punto di vista del disegno 3d sia per lo studio della meccanica.

Nel precedente articolo hai letto come montare la base rotante makeblock ed hai letto, in fondo all’articolo, che il movimento della piattaforma è eseguito fissando il “mounting hub” direttamente ad un supporto fissato al cuscinetto di rotazione.

Questo tipo di fissaggio comporta un rapporto 1:1 di trasmissione tra il motore e la base rotante con conseguenti limiti:

• il numero di passi o micropassi del motore è il limite di precisione della base rotante stessa;
• la coppia del motore è il limite di coppia della base;

Ho quindi pensato che potesse essere più utile ed interessante modificare la trasmissione tra il motore e la base rotante per ottenere un diverso rapporto di trasmissione ed una coppia maggiore.

In mio aiuto è arrivato Leonardo S., uno studente di meccanica al quarto anno, frequentatore di WeMake, che mi ha dato degli ottimi consigli sulla realizzazione di un ingranaggio con Inventor 2016.

La progettazione dell’ingranaggio stampa 3d

La mia esperienza in meccanica e disegno 3d è molto basilare, pertanto ti invito a leggere come disegnare ingranaggi, calcolare il passo, l’altezza dei denti ed altre caratteristiche meccaniche nei tutorial che trovi sul web.

Leonardo mi ha fornito le basi per comprendere ciò che avrei voluto realizzare e disegnato con me, come un tutor esperto, l’ingranaggio:

il rapporto tra le due parti dell’ingranaggio è di 1:4 per cui ogni rotazione completa del motore avrai 1/4 di giro della base rotante.

La scelta di inclinare i denti dell’ingranaggio dandogli la forma elicoidale è dettata dalla volontà di ridurre il più possibile il gioco che otterrai in quanto i componenti sono stampati in 3d con la Delta Kossel che mi sono costruito e le tolleranze possono essere di precisione inferiore a quelle di un ingranaggio ottenuto con tecniche di stampaggio plastico professionali.

Il modello 3D ottenuto necessita ancora di alcune finiture come ad esempio i fori di fissaggio nella ghiera esterna ed il posizionamento dei componenti per una corretta stampa; puoi importare il modello STL in openScad, il programma di disegno 3D che apprezzo di più per la sua semplicità e versatilità:

applicarvi i fori e spostare l’ingranaggio interno al centro per ottenere due stampe nitide e con i denti separati.

Sei quindi pronto per la stampa 3d; io ho usato la mia stampante Delta autocostruita che sulle lavorazioni circolari mi ha sempre dato ottimi risultati:

per essere certo di staccare i pezzi senza difficoltà ho usato del nastro di carta applicato sul piano al posto della lacca che utilizzo di solito in quanto quest’ultima a volte rende difficile l’estrazione dei componenti e forzandoli si deformano, cosa che non deve accadere assolutamente con una lavorazione di questo tipo .. pena la perdita di precisione sul funzionamento finale.

Montaggio del ingranaggio stampa 3d

Per eseguire il montaggio dell’ingranaggio stampa 3d sono necessarie solo 4 viti M4 x 15 tra la ghiera esterna ed il cuscinetto, 4 viti M3 x 12 tra il “mounting hub” e la ghiera interna dell’ingranaggio e 4 viti M3 x 10 per fissare il motore alla base in plexy glass.

Tuttavia la base originale, quella contenuta nel kit della base rotante è inadatta al montaggio del nuovo sistema di trasmissione in quanto il motore inizialmente è previsto al centro ed ha li i suoi alloggiamenti mentre nel mio sistema ad ingranaggi il motore deve essere decentrato tanto quanto l’interasse delle due ruote dentate.

Puoi disegnare quindi una basetta partendo dalle misure e conosciute per la progettazione del sistema di trasmissione:

e tagliare con un laser il nuovo supporto per il motore, quindi assemblare il tutto:

In un prossimo articolo descriverò i collegamenti del motore e lo sketch per muovere il tutto.

Intanto puoi trovare il progetto condiviso su thingiverse.