Повышение долговечности печатного пропеллера

Question

Повышение долговечности печатного пропеллера

В настоящее время я работаю над различными итерациями создания пропеллера для модели ICE (нитромотор). До сих пор мне удавалось в конце концов уничтожить каждого из них. До сих пор я экспериментировал в основном с PLA и PETG. В настоящее время я подумываю об использовании PLA с добавлением углерода или использовании ПК (я нашел тот, который можно распечатать на моем принтере). Однако я не совсем уверен, какие именно свойства мне нужно искать, когда дело доходит до пропеллера.

Я делаю следующие предположения:

При быстром вращении (5-6 км / мин) там, вероятно, должна создаваться некоторая центростремительная сила, и я предполагаю, что это приведет к прочности на растяжение
Когда двигатель запускается или останавливается, он ускоряется и замедляется почти мгновенно, что, вероятно, вызывает довольно сильный рывок винта. Однако я не знаю, к какому свойству это приведет, к тому же прочности на растяжение.

До сих пор пропеллер PLA держался дольше всего, и я не могу исключить, что он случайно задел что-то, когда сломался. Это , конечно, то, с чем он не должен быть в состоянии справиться, поэтому я , вероятно, дам ПЛА еще один шанс.

Пропеллеры PETG буквально разлетелись в ту же секунду , как запустился двигатель, и он даже не выдержал одного вращения.

Конструкция пропеллера фактически жертвует некоторой аэродинамической эффективностью, чтобы убедиться, что нет "тонких" деталей. Как правило, это нарушение в разделе, который я выделил на следующем рисунке.

3D rendering of a propeller with a circle around a section

У меня также есть фотография "останков" сломанного пропеллера PLA. Он на самом деле задержал много пробежек, прежде чем в конце концов сломался. Он фактически частично расслаивал всю стену.

A damaged print of a propeller

Я ищу две рекомендации/советы:

Какие свойства материала следует искать в моем случае использования?
Менее важно, но некоторые советы, касающиеся настроек печати, также приветствуются. До сих пор я мог заметить, что помогает меньший размер слоя, а также более толстые стены.

@Yanick Salzmann, 👍7

Обсуждение

Отпечатки напечатаны прочно? А если нет, то почему бы и нет? Кроме того, геометрия пропеллера будет сильно определять его прочность. Фотография неудачной опоры, скорее всего, улучшит любой ответ., @Kezat

О, я совсем забыла добавить фотографии, которые я приготовила!, @Yanick Salzmann

Относительно твердого " да " / "нет". Я не печатал их сплошными, предполагая некоторую гибкость заполнения, и то, что они не были полностью жесткими, могло бы помочь преодолеть некоторые "шипы" силы без немедленного разрыва., @Yanick Salzmann

В основном из любопытства на данный момент у вас есть фотография неудачной части PETG? :), @Kezat

Имея опыт работы с моделями самолетов (строительство, полеты на международных выставках) и виденные травмы с пропеллерами, я настоятельно не рекомендую печатать лопасти пропеллеров, пожалуйста, купите их в местном магазине моделей самолетов или закажите онлайн., @0scar

@0scar Я согласен с риском получения травмы и принимаю все возможные меры предосторожности. Как бы то ни было, пропеллер используется не в самолете, а в пропеллерной "машине", которую я делаю просто для удовольствия., @Yanick Salzmann

@Kezat, к сожалению, нет, но я перепечатал один из них сегодня и в настоящее время печатаю солидный PLA (просто для разнообразия), @Yanick Salzmann

@YanickSalzmann: Это воспроизведение Веритасиума? Это было бы хорошей причиной для использования печатного пропеллера, поскольку, как я понимаю, вам действительно нужно уметь настраивать его свойства, чтобы он работал., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

Фотография детали в середине печати может быть полезна для определения того, что с печатью что-то не так., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

@R..GitHubSTOPHELPINGICE это похоже на настоящий, и это вдохновило меня, но, насколько я помню, они просто используют ветер для его питания, мой подключен к двигателю внутреннего сгорания, так что ветер или нет, он будет двигаться :), @Yanick Salzmann

Некоторые из лучших результатов, которых мне удалось достичь с помощью поликарбонатного материала. Он даже выдержал некоторые удары по твердому материалу, не сломавшись. Однако он израсходовал почти все, что мог предоставить мой принтер :), @Yanick Salzmann

5 ответов

Лучший ответ:

▲ 7

Вам нужно намного больше наполнить или сделать его прочным. Обычный реквизит, подобный этому, на 100% надежен по какой-то причине.

Чтобы добавить к этому, по моему опыту работы с 3D-печатью, процент заполнения-это только часть истории о прочности деталей. Во многих случаях добавление петель по периметру, а не заполнение, является лучшим решением для прочности деталей.

С твердой деталью я подозреваю, что PETG выйдет вперед по сравнению с PLA, так как PLA может быть более хрупкой и просто ломаться при ударе или вибрации.

15 авг 21, @Kezat

Я собираюсь попробовать надежную версию как с PLA, так и с PETG, версия PLA была очень ранней, и я использовал настройки по умолчанию. Недавно я попробовал PETG, который был более материальным, но это не сильно помогло: https://i.imgur.com/dFK54y0.png ., @Yanick Salzmann

Однако не используйте настройку "100% заполнение". Увеличьте количество стенок, чтобы не было области заполнения. Это придаст гораздо большую силу. Возможно, вы даже сможете сделать его достаточно прочным, не устраняя область заполнения, просто с 3 или 4 стенами. Прямо сейчас похоже, что у вас есть только 1 или 2, что смехотворно мало для функциональной части при значительных усилиях., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

Если проблема заключается в прочности на растяжение, PLA превосходит PETG. PETG лучше подходит для работы с ударами и другими переменными нагрузками, но для необработанной прочности побеждает PLA (по крайней мере, до тех пор, пока ползучесть материала не начнет его деформировать)., @Mark

Ну, коммерческие из них прочные, потому что они отлиты под давлением., @FarO

▲ 7

Я предлагаю другой ответ, пожалуйста, не печатайте лопасти вашего пропеллера. Я видел, как случались несчастные случаи (в моем прошлом увлечении самолетостроением и полетами международной модели) даже с купленными пропеллерами, отлитыми под давлением (обычно плохая управляемость или старение).

Лопасти пропеллера можно купить онлайн или в местном магазине моделей самолетов по разумным ценам. Ты же не хочешь потерять свой глаз или чей-то еще.

Даже если вы используете автомобиль или судно на воздушной подушке, пожалуйста, используйте купленный пропеллер с литым под давлением и обеспечьте надлежащую защиту.

15 авг 21, @0scar

Я бы не стал заходить так далеко, чтобы сделать это абсолютным, но да, пожалуйста, соблюдайте надлежащую безопасность с тем, что вы используете. Лично для меня это означало бы экранирование любого пропеллера, работающего с достаточной энергией, чтобы нанести травму., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

Я не могу не согласиться с вашими рекомендациями по безопасности, однако на данный момент это рассчитанный риск. Единственный человек, который может пострадать, - это я сам, есть сотни ярдов открытой местности, на которой нет никого, кроме меня, поэтому, пока я соблюдаю меры предосторожности для себя, что достаточно просто, все должно быть в порядке., @Yanick Salzmann

▲ 5

Нитромотор вращается намного быстрее, чем электрический, 30 тысяч оборотов в минуту против 10 тысяч оборотов в минуту.

Кроме того, у него гораздо больше вибраций (двигатель выдает крутящий момент резкими импульсами, а не непрерывной выработкой энергии). Есть причина, по которой пропеллеры для электрических двигателей несовместимы с нитромоторами. Вам нужно будет активизировать игру с использованием пластмасс, пропитанных волокнами, и ударопрочных пластмасс, поэтому проверьте CF-ABS, CF-ASA, CF-PC, нейлон-CF, нейлон-GF.

Забудьте о PETG или PLA...

И используйте наполнитель, который одинаково устойчив во всех направлениях, как кубический, так и гироидный.

И сделайте простой расчет, касающийся заполнения: используйте вес и скорость вращения, чтобы рассчитать необходимую прочность для области, где лезвие прикрепляется к ступице. Я думаю, что вам нужно почти сплошное заполнение для удержания (сплошное заполнение = столько периметров, сколько вам нужно для его заполнения), а затем вы можете постепенно уменьшать периметры ближе к кончику, заменяя их заполнением.

16 авг 21, @FarO

Я не упоминал об этом в своем вопросе, но я использую его на авиационном двигателе, он имеет практический диапазон 2-10k оборотов в минуту. Но я определенно собираюсь попробовать и другие материалы., @Yanick Salzmann

Вибрации все еще присутствуют, даже если обороты ниже. Вам нужны материалы, армированные волокном. Нормальные-это не потому, что литая пластмасса под давлением прочнее деталей из FDM не только из-за отсутствия слоев, но и из-за давления, но вам нужна арматура., @FarO

▲ 1

Для обеспечения безопасности в подобном проекте лучше всего иметь автономную камеру для проведения испытания на срок службы до тех пор, пока пропеллер не развалится. Как только материал и дизайн имеют разумный срок службы, вы можете использовать печать.

Авторитетные производители пропеллеров уже будут это делать. Они могут даже провести более короткий тест на выгорание продаваемого продукта, чтобы устранить дефекты.

Я бы заподозрил, что PLA слишком хрупкая. Нейлоновое углеродное волокно, вероятно, лучший материал, но оно не простое в использовании. Если вы не хотите экспериментировать с дизайном пропеллеров, печать пропеллеров обойдется вам дороже, чем их покупка.

Как упоминал Брайдон, тестирование на срок службы обычно ускоряется вдвое быстрее. Температура также важна. Пластик более хрупкий в холодном и более мягкий в горячем состоянии. Возможно, вы даже захотите немного сбалансировать ось, чтобы ускорить тестирование.

16 авг 21, @Perry Webb

Чтобы добавить к этому - я бы не чувствовал себя уверенно, используя пропеллер, если бы он не обрабатывал _twice_ номинальных максимальных оборотов в минуту, при которых он будет использоваться. Это говорит кто-то, кто вырезает свои собственные деревянные пропеллеры, @Brydon Gibson

@*R.. GitHub STOP HELPING ICE* · Accepted Answer · 2021-08-15 14:43-00:00

Как отметил Кезат, ваша деталь имеет очень низкое заполнение, но заполнение-это не то, что в любом случае обеспечивает большую часть прочности детали. Из того, что я вижу на сломанной части, похоже, что у вас есть только 1 или, самое большее, 2 стены, и именно они вносят наибольший вклад в прочность детали, особенно в той ориентации, в которой вы работаете.

Вероятно, вам следует увеличить количество стенок до такой степени, чтобы деталь была полностью сплошной и не имела области заполнения ни в каких слоях. Это дает гораздо большую прочность, чем выбор "100% заполнения", который обычно использует чередующиеся диагональные линии для заполнения области; даже если выбран "концентрический", который "выглядит как" больше стен, есть тонкие причины, по которым это не так хорошо.

Возможно, вам удастся обойтись меньшим количеством стен, возможно, всего 3 или 4. Если вы пытаетесь снизить общую массу, возможно, стоит попробовать это в первую очередь. Но вам определенно нужно больше, чем 1 или 2, которые у вас есть сейчас.