Merancang Turbin Tesla 3D‑Printed – Bagian 2: Pengembangan Perapian Bantalan

Pengantar

Dalam bagian kedua dari seri dua bagian ini, kami menjelaskan cara memodifikasi turbin Tesla yang dipesan dengan bagian Markforged. Artikel pertama memperkenalkan turbin Tesla, mengidentifikasi komponen yang ideal untuk pencetakan 3D, dan mengganti casing turbin dengan bagian Markforged kustom. Entri ini berfokus pada elemen cetakan yang tersisa: perapian bantalan.

Perapian Bantalan Turbin Tesla

Casing turbin melingkupi rangkaian poros tetapi tidak menyentuhnya secara langsung. Sebaliknya, komponen perantara—perapian bantalan—berbaut pada casing turbin dan mengamankan rangkaian poros dengan dua bantalan yang konsentrik sempurna. Dengan menengok rangkaian rotor pada perapian bantalan, para desainer asli memungkinkan seorang tukang mesin untuk memverifikasi konsentrisitas lubang bantalan dengan mudah. Presisi ini sangat penting; pada 24.000 rpm, kesesetiban kecil dapat menyebabkan kegagalan katastrofik. Dalam casing aluminium asli, toleransi pas bantalan adalah +0/‑0,0004 in, memastikan pas tekan yang rapat tanpa menghalangi rotasi. Meskipun mesin Markforged dapat memproduksi bagian ini, ini menantang lebih besar daripada casing turbin karena toleransi yang lebih ketat dan fungsi yang krusial.

Penyesuaian Desain Manufaktur Aditif

Mencetak perapian bantalan memerlukan presisi dan konsentrisitas. Untungnya, kekerasan permukaan yang lebih rendah Onyx mengendalikan toleransi sedikit—mencapai +0/‑0,001 in adalah realistis dibandingkan persyaratan aluminium. Kami juga perlu mencetak ranjit cincin penguncian dan flange yang meluber dengan akurasi tinggi; fitur-fitur ini memerlukan bahan dukungan yang signifikan, yang dihapus dengan bersih menggunakan dukungan Peel‑Off. Selain itu, bagian harus menampung volume serat yang besar, terutama di sekitar bantalan, untuk menjaga stabilitas dimensi. Desain memungkinkan enam lapisan serat di sekitar setiap bantalan, memberikan penguatan yang melimpah.

Mencetak Perapian

Untuk memvalidasi pendekatan kami, kami mencetak dua versi perapian bantalan: satu pada Mark Two Enterprise dan satu lagi pada Mark X, masing-masing dievaluasi dengan verifikasi dimensi laser.

Perapian Mark Two

Pada Mark Two, toleransi yang ketat bergantung pada tes unit yang diukur secara independen. Dengan mencetak dan mengukur cincin tes unit untuk setiap pas bantalan, kami mengulangi dua kali, menyesuaikan dimensi CAD, dan menggabungkan dimensi yang telah disempurnakan ke dalam bagian penuh. Hanya setelah memverifikasi perapian lengkap kami memasang perangkat keras. Saat berhasil, bantalan mencapai pas tekan yang rapat dan terintegrasi dengan lancar dengan casing turbin.

Perapian Mark X

Meskipun Mark X juga bergantung pada validasi manusia, pemindaian dimensi laser menyederhanakan alur kerja. Dengan memindai lapisan yang berisi pas bantalan kritis, kami memverifikasi toleransi secara real time tanpa penggaris. Kami mencapai kedua toleransi pada percobaan pertama, menghilangkan kebutuhan untuk mencetak ulang. Proses tanpa tangan ini lebih efisien daripada pengujian unit.

Kesimpulan

Meskipun kompleksnya, perapian bantalan menunjukkan kelayakan pencetakan 3D toleransi ketat untuk komponen berkinerja tinggi. Kami mengonfirmasi bagian fungsional pada Mark Two dan Mark X dengan perubahan desain minimal, dan kedua perapian memungkinkan putaran rotor yang sempurna.

Ingin menjelajahi lebih banyak aplikasi Markforged? Ikuti kami di Facebook, Twitter, Instagram, dan LinkedIn untuk pembaruan!