Mendesain Turbin Tesla Cetak 3D — Bagian 2

Pengantar

Ini adalah angsuran kedua dari seri dua bagian yang merinci perkuatan Turbin Tesla mesin dengan suku cadang Markforged. Dalam angsuran pertama, kami memperkenalkan Turbin Tesla, membahas bagian mana yang cocok untuk pencetakan 3D, dan mengganti rumah turbin dengan bagian Markforged. Sekarang, kita akan menangani komponen cetak lain dari retrofit turbin kita:rumah bantalan.

Rumah Bantalan Turbin Tesla

Sementara rumah turbin mengelilingi rakitan poros, itu tidak menyentuhnya. Sebagai gantinya, bagian perantara yang disebut baut rumah bantalan ke rumah turbin dan menahan rakitan poros dengan dua bantalan konsentris sempurna. Dengan mengkantilever rotor di sisi rumah bantalan, perancang asli memastikan bahwa masinis yang memutar bagian asli dapat dengan mudah memverifikasi konsentrisitas lubang bantalan. Ini sangat penting. Pada 24.000 rpm, setiap ketidaksejajaran pada rotor turbin dapat menyebabkan kegagalan besar. Di rumah aluminium (seperti yang awalnya dikerjakan dengan mesin), toleransi untuk masing-masing bantalan ini cocok adalah +0/-.0004”. Toleransi yang sangat ketat memastikan bahwa alat press terpasang dengan baik tanpa terlalu kencang sehingga menghambat rotasi bantalan. Meskipun bagian ini dapat diproduksi pada mesin Markforged, ini adalah tugas yang jauh lebih tinggi daripada rumah turbin.

Perubahan Desain Manufaktur Aditif

Meskipun bagian ini pasti dapat dicetak, ini merupakan tantangan yang jauh lebih sulit daripada rumah turbin karena beberapa alasan. Pertama, bantalan yang pas harus tepat dan konsentris; namun, toleransinya bisa sedikit lebih longgar karena penurunan kekerasan permukaan Onyx. Ini adalah berkah tersembunyi, karena mencapai toleransi +0/-.001” jauh lebih realistis daripada yang dibutuhkan untuk aluminium. Kedua, kami harus dapat mencetak baik alur cincin penahan maupun flensa yang menjorok dengan tepat. Keduanya membutuhkan material pendukung yang signifikan yang dapat dipindahkan dari area yang sulit diakses tanpa merusak bagiannya. Untungnya, dukungan pengelupasan kami memungkinkan alur cincin penahan dan flensa dicetak dengan mudah. Ketiga, kami perlu memasang serat yang signifikan di bagian-bagiannya, terutama di sekitar bantalan. Jika bagian tersebut berubah bentuk, maka presisi apa pun yang kami capai dengan bantalan yang pas akan dibatalkan. Bagiannya cukup besar untuk memuat enam cincin serat di sekitar setiap bantalan; ini adalah dukungan yang cukup.

Mencetak Casing

Menekan toleransi yang ketat dimungkinkan pada semua mesin kami. Untuk membuktikannya, kami memutuskan untuk mencetak dua versi rumah bantalan:satu di Mark Two Enterprise dan satu lagi di Mark X dengan verifikasi dimensi laser.

Tandai Dua Perumahan

Untuk mencetak toleransi yang ketat pada Mark Two, kita harus menggunakan unit test yang diukur secara independen. Kami telah membahas pengujian unit secara eksplisit di posting blog sebelumnya; mereka sangat berguna dalam memungkinkan kita untuk mencetak toleransi yang ketat tanpa desain loop tertutup. Untuk rumah bantalan, kami mengabstraksikan masing-masing dari dua bantalan yang sesuai dengan cincin dan mencetak beberapa tes unit. Setelah setiap cetakan uji unit, kami mengukur diameter internal seakurat mungkin (mengukur lingkaran cetak 3D internal dengan jangka sorong bisa jadi cukup sulit) dan menyesuaikan dimensi bagian kami dalam CAD. Setelah iterasi dua kali dengan setiap bantalan yang pas, kami menggabungkan setiap dimensi baru ke dalam bagian penuh dan mencetaknya. Hanya setelah mengukur dan memvalidasi bagian penuh, kami mencoba memasukkan perangkat keras. Jika semuanya bekerja sesuai rencana, bantalan akan terpasang dengan pas dan kami dapat memasang rumah bantalan ke rumah turbin.

Rumah Mark X

Karena jaminan dimensi pada Mark X masih divalidasi oleh manusia, kami tidak bisa begitu saja mencetak bagian yang sempurna. Namun, dimensi laser sangat menyederhanakan proses kami. Alih-alih menggunakan tes unit (yang meskipun bagus, masih berisiko tidak memverifikasi toleransi karena tes unit dengan dimensi in-toleransi masih perlu direplikasi), kami mencetak seluruh bagian dengan pemindaian laser pada lapisan yang berisi masing-masing dua bantalan kritis cocok. Ini memungkinkan kami untuk memverifikasi setiap bantalan yang pas selama pencetakan tanpa harus menggunakan kaliper. Sementara kami berhasil mencapai kedua toleransi pada percobaan pertama (menghalangi perlunya mencetak ulang), kehilangan salah satu toleransi akan menghasilkan dimensi ulang dan cetak ulang yang sederhana. Alur kerja ini praktis dan jauh lebih sederhana daripada menggunakan pengujian unit.

Kesimpulan

Meski rumit, rumah bantalan terbukti menjadi aplikasi hebat untuk pencetakan 3D dengan toleransi ketat. Kami memvalidasi bahwa kami dapat mencetak bagian fungsional dengan sedikit perubahan desain pada Mark Two dan Mark X. Lebih baik lagi, housing bekerja secara bergantian; keduanya memungkinkan rotor turbin berputar dengan sempurna.

Ingin melihat lebih banyak aplikasi mesin Markforged seperti ini? Ikuti kami di Facebook, Twitter, Instagram, dan Linkedin untuk pembaruan lebih lanjut!