Memilih Drive Cetak 3D yang Ideal untuk Proyek Robotika Anda Berikutnya

Dalam perbandingan ini kita akan mempelajari mana yang lebih baik, penggerak sikloidal cetak 3D, gearbox planetary, atau penggerak sabuk. Kami akan membandingkannya dalam beberapa kategori, mengukur efisiensi atau keluaran torsinya, mengukur akurasi atau reaksinya, dan melihat seberapa tahan lama mereka. Selain itu, kami akan membandingkannya dalam hal biaya, ukuran, berat, dan kemudahan pembuatannya. 

Anda dapat menonton video berikut atau membaca tutorial tertulis di bawah ini.

Ikhtisar

Mengapa perbandingan ini? Tujuan utamanya adalah memahami penggerak atau peredam kecepatan mana yang lebih baik untuk sambungan robot. Pada periode berikutnya, saya akan merancang dan membuat beberapa lengan robot, sehingga dengan hasil perbandingan ini, saya dan Anda pada akhirnya akan dapat memilih penggerak atau peredam kecepatan mana yang paling cocok untuk desain lengan robot Anda. 

Saya sudah memiliki video khusus di saluran saya yang menjelaskan secara detail apa itu penggerak sikloidal dan cara kerja gearbox planet, serta cara mendesainnya, jadi saya sarankan untuk memeriksa video tersebut untuk lebih jelasnya. 

Di artikel perbandingan ini, kita hanya akan melihat parameter input utama yang menentukan desain driver. 

Desain

Penggerak Sikloidal

Saya akan mulai dengan penggerak sikloidal. Saat merancang penggerak sikloidal, parameter masukan utamanya adalah rasio reduksi yang ingin kita capai tentunya, dan jenis atau ukuran roller yang akan kita gunakan.

Untuk pembuatan ini, sebagai roller saya memutuskan untuk menggunakan bushing dengan diameter dalam 6mm dan diameter luar 10mm.

Busing ini jauh lebih halus daripada busing yang saya gunakan pada versi sebelumnya, dengan diameter luar 8 mm, jadi saya ingin melihat apakah saya bisa mendapatkan performa penggerak sikloidal yang lebih baik dengan busing tersebut. Namun, bushing 10mm ini ada harganya, karena ukuran roller secara langsung menentukan ukuran disk cycloidal dan keseluruhan drive. 

Sekarang saya akan menunjukkan kepada Anda betapa mudahnya mendesain penggerak sikloidal menggunakan Onshape, yang juga merupakan sponsor video ini. Onshape adalah sistem CAD &PDM tingkat Profesional, dan kini mereka menawarkan versi profesional gratis hingga 6 bulan kepada teknisi dan perusahaannya.

Membuat disk sikloidal cukup mudah dengan bantuan pustaka FeatureScripts Cycloidal Drive yang dibuat khusus di Onshape.

Kami hanya perlu memasukkan parameter kami. Jumlah gigi piringan, eksentrisitas, dan diameter roller atau pin, baik pin luar atau ring gear roller maupun pin dalam atau roller poros keluaran. Saat kita memasukkan nilai-nilai ini, model 3D diperbarui serta parameter lainnya yang harus kita pantau dan perbaiki nanti jika diperlukan. Diameter lingkaran adalah dimensi keseluruhan disk, dan tujuannya adalah menjadi sekecil mungkin sesuai dengan parameter masukan tetap kami, jumlah pin, dan dimensinya. 

Disk sikloidal adalah bagian terpenting dari drive, dan bagian lainnya dirancang mengelilinginya.

Tentu saja, ada banyak parameter masukan lain yang berkontribusi pada desain penggerak secara keseluruhan, seperti jenis motor, cara kita menggerakkan poros masukan, jenis bantalan apa yang dapat digunakan, penerapan girboks itu sendiri, dan seterusnya.

Gearbox Planet

Mari kita lihat planetary gearbox sekarang. Ini sebenarnya desain yang sama dari video saya sebelumnya di mana saya berbicara secara detail bagaimana merancang gearbox planetary. Ini adalah gearbox planetary dua tahap, dengan pengurangan 4:1 di setiap tahap, dengan total rasio 16:1.

Untuk performa yang lebih baik, daripada menggunakan bushing, di sini saya menggunakan bantalan bola untuk roda gigi planet. Setiap roda gigi planet menampung dua bantalan bola sehingga kita dapat dengan mudah mengunci roda gigi pada tempatnya dan menerima gaya aksial yang terjadi karena roda gigi berbentuk heliks.

Penggerak Sabuk

Selanjutnya, mari kita lihat penggerak sabuk. Di sini kita juga menginginkan rasio pengurangan yang sama yaitu 16:1 dan kita dapat dengan mudah membuatnya dalam dua tahap dengan rasio 4:1.

Saya memilih untuk menggunakan sabuk GT2 karena ini adalah sabuk yang paling populer dan tersedia serta menawarkan performa luar biasa dalam hal serangan balik. Hampir semua printer 3D menggunakan sabuk jenis ini. Saya mendapatkan dua sabuk GT2 loop tertutup 226mm dengan lebar 10mm.

Agar sabuk ini dapat berfungsi, kita memerlukan katrol GT2 yang sesuai. Sekali lagi, dengan menggunakan pustaka FeatureScript yang dibuat khusus di Onshape, kita dapat dengan mudah membuat katrol GT2.

Di sini, kita tinggal memilih jenis sabuk GT2, apakah 3M atau 2M, atau pitch 3 atau 2mm, dan masukkan jumlah gigi yang dimiliki katrol. 

Saya mengatur puli masukan memiliki 20 gigi, dan puli keluaran 80 gigi. Katrol keluaran tahap pertama dengan 80 gigi adalah katrol masukan dengan 20 gigi untuk tahap kedua dan bertumpu pada dua bantalan bola.

Porosnya adalah poros cetak 3D 6mm dengan baut M4 yang melewatinya agar lebih kuat. Katrol keluaran tahap kedua ditopang dengan dua bantalan bola, satu di poros masukan motor dan satu lagi di rumahan.

Model 3D

Lihat dan jelajahi Model 3D:

Penggerak Sikloidal:https://bit.ly/3RsTa6g

Penggerak Sabuk:https://bit.ly/3DZGIb7

Gearbox Planet:https://bit.ly/3XGtTsZ

Bagian ini masih dalam tahap pembangunan. Pengisian file STL akan segera tersedia.

Pencetakan 3D

Saya menggunakan printer Creality K2 Plus 3D untuk mencetak semua bagian. Saat mencetak 3D, penting untuk menggunakan fitur Ekspansi Horizonal, atau sekarang di alat pengiris Creality Print baru, ini disebut kompensasi kontur X-Y dan kompensasi lubang X-Y.

Jika kita membiarkan pengaturan ini secara default, dimensi cetakan mungkin tidak akan sama persis seperti pada model CAD dan itu disebabkan oleh perluasan filamen saat pencetakan 3D. Lubangnya biasanya lebih kecil, dan konturnya lebih besar.

Sekarang nilai apa yang digunakan untuk kedua pengaturan ini adalah pertanyaan kuncinya karena keduanya secara langsung mempengaruhi presisi atau kinerja drive yang kita buat. Saya sebenarnya menggunakan nilai yang berbeda untuk setiap bagian, bergantung pada tujuan bagian tersebut.

Misalnya, saat mencetak disk sikloidal secara 3D, saya menggunakan nilai 0,12 mm untuk kompensasi lubang XY, dan –0,15 mm untuk kontur. Dengan cara itu saya mendapatkan lubang tempat rol keluaran berada pada dimensi yang tepat, serta kontur disk yang harus lebih kecil agar dapat masuk ke dalam rol roda gigi ring.

Saya membuat daftar semua nilai yang saya gunakan untuk setiap bagian. Daftar nilai ekspansi horizontal atau kompensasi XY:

Bagian Kompensasi Kontur Kompensasi Lubang Penggerak Sikloidal Disk sikloidal-0,15mm
-0,20 mm untuk ukuran lebih longgar 0,10 mm
0,15 mm untuk kesesuaian yang lebih longgar Bantalan eksentrik 0,07 mm0,03 Coupler poros0,07 mm0 mmPlanetary Gearbox Roda gigi cincin/housing0mm
-0,10mm untuk fit yang lebih longgar0,05mmGigi planet0mm
-0,05 mm untuk kesesuaian yang lebih longgar 0,05 mm Pembawa / keluaran 0,07 mm – agar lebih pas dengan bantalan keluaran 0,05 mmPenggerak Sabuk Katrol GT2-0,05mm0,05mm

Anda dapat mencoba nilai ini saat melakukan pencetakan 3D, namun Anda mungkin memerlukan nilai yang berbeda tergantung pada printer 3D Anda. Anda hanya bisa mendapatkan nilai-nilai ini dengan benar dengan melakukan beberapa tes cetak dengan nilai yang berbeda. Nanti Anda akan melihat dalam pengujian perbandingan bagaimana penyesuaian nilai ini memengaruhi kinerja drive.

Ngomong-ngomong, teriaklah kepada Creality karena telah memberi saya printer 3D yang luar biasa ini. Creality K2 Plus sebenarnya adalah salah satu printer 3D terbaik yang pernah saya gunakan. Periksa ulasan terperinci saya tentang Creality K2 Plus. Lihat juga di: Toko Creality USA ; Toko Creality UE ; Amazon.

Merakit Drive

Baiklah, berikut semua komponen cetakan 3D dan komponen lain yang diperlukan untuk merakit ketiga peredam kecepatan tersebut.

Seperti yang bisa kita lihat, penggerak sabuk memiliki jumlah suku cadang paling sedikit, dan sebaliknya untuk penggerak sikloidal kita memerlukan lebih banyak komponen seperti pin dan bushing. Gearbox planetary ada di tengah-tengah.

BOM

Berikut daftar lengkap semua komponen yang dibutuhkan untuk penggerak tersebut, seperti bushing, belt, bearing, serta baut dan mur.

Komponen Kuantitas Tautan Pembelian Penggerak Sikloidal Pin D-6mm, L-30mm 16Amazon | AliExpress Pin D-6mm, L-24mm/25mm6Amazon | AliExpress Bushing ID6mm OD10mm L16mm atau 2xL8mm22Amazon | AliExpress Bantalan Bola 35x47x7 68071Amazon  | AliExpress Bantalan Bola 17x26x5mm 68033Amazon  | AliExpress Bantalan bola 12x21x5mm 68011Amazon  | AliExpress M3x10mm countersunk
M3x10mm4
6Amazon  | AliExpress Gearbox Planet Pin D-6mm, L-226Amazon | AliExpress Bantalan Bola 35x47x7 68071Amazon  | AliExpress Bantalan bola 15x24x5 68022Amazon  | AliExpress Bantalan bola 6x13x5mm 68612Amazon  | AliExpress M3x10mm
M3x10mm countersunk6
4Amazon  | AliExpress Penggerak Sabuk Sabuk GT2 226mm2Amazon  | AliExpress Bantalan Bola 35x47x7 68071Amazon  | AliExpress Bantalan bola 15x24x5 68021Amazon  | AliExpress Bantalan bola 6x13x5mm 6862Amazon  | AliExpress M3x10mm
M3x8mm
M3x16mm countersunk
M3x25mm countersunk4
4
2
2Amazon  | AliExpress Lainnya Sekrup Grub M3Amazon  | AliExpress Mur M3 / M4Amazon  | AliExpress

Sekarang saya akan memandu Anda dengan cepat melalui proses perakitan drive ini.

Perakitan Penggerak Sabuk

Untuk merakit penggerak sabuk, pertama-tama kita perlu memasukkan katrol keluaran akhir pada tempatnya melalui bantalan bola di rumahan.

Kemudian kita perlu memasang bantalan bola di dalam katrol keluaran tempat katrol masukan pertama akan dipasang. Katrol masukan ini pertama-tama harus dikencangkan ke motor stepper, dan untuk itu saya membuat dua slot untuk memasukkan mur M3, dan kemudian menggunakan sekrup grub M3 kita dapat mengencangkan katrol di tempatnya.

Katrol harus berada 2mm di atas motor stepper. 

Sebelum memasukkan stepper, kita perlu memasukkan kedua sabuk.

Kemudian kita bisa mengencangkan stepper ke housing menggunakan beberapa baut M3. Karena saya ingin drive menjadi sekompak mungkin, mengencangkan baut ini hanya dapat dilakukan dengan tang sempit.

Tidak nyaman sama sekali, namun tujuannya juga adalah untuk menjadi sekuat mungkin untuk mendapatkan performa terbaik darinya. 

Selanjutnya, kita bisa memasukkan katrol tengah dan melilitkan kedua sabuk di sekelilingnya. Katrol ini akan menampung dua bantalan bola dengan cincin jarak kecil di antara keduanya.

Kemudian kita bisa memasukkan poros untuk katrol. Ini adalah poros berongga 6mm cetakan 3D yang akan diperkuat dengan baut M4.

Sebagai contoh, kita dapat menggunakan baut M6 saja, tetapi dengan cara ini, sambungan kita tidak akan terlalu rapat karena diameter luar baut M6 adalah sekitar 5,8 mm, dan dengan poros cetakan 3D kita dapat membuatnya tepat 6 mm atau 5,95 mm agar dapat menembus bantalan dengan sempurna.  

Di sisi bawah kita perlu memasukkan cincin jarak tempat bantalan bola akan diletakkan.

Kemudian kita dapat meregangkan sabuk, dan memasukkan poros sepenuhnya melalui bantalan dan ke sisi lain rumahan. Kemudian kita bisa memasukkan baut M4 ke dalamnya dan mengamankan semuanya pada tempatnya dengan mur M4. Selesai, penggerak sabuk selesai, berfungsi.

Sabuknya cukup kencang tetapi untuk kontrol dan kinerja yang lebih baik kita harus menambahkan tensioner ke dalamnya. Saya membuat penegang sabuk dengan bantuan bantalan bola dengan diameter luar 13mm, yang dipasang pada braket kecil dengan beberapa baut dan mur M3.

Kita dapat mendorong braket ini ke sabuk untuk mengencangkannya lalu mengencangkan bautnya. Ini adalah mekanisme yang cukup sederhana dan berfungsi dengan baik. 

Terakhir, kita dapat mengencangkan penutup drive dengan beberapa baut dan mur M3 di dalamnya, dan menambahkan sisipan berulir ke poros keluaran untuk memasang barang ke dalamnya.

Selesai, penggerak sabuk sudah selesai dan sekilas saat mencoba menggerakkan poros keluaran dengan tangan rasanya tidak ada serangan balik sama sekali.

Penggerak Sikloidal

Sekarang mari kita lihat pembuatan penggerak sikloidal. Seperti yang saya sebutkan, saya sudah memiliki video mendetail tentang cara membuat penggerak sikloidal dan gearbox planetary, jadi di sini saya hanya akan menjelaskan sedikit tentangnya. 

Saat merakit drive cycloidal, saya mengalami masalah yaitu saya tidak dapat memasukkan disk kedua pada tempatnya, meskipun saya mengikuti semua aturan, menempatkannya 180 derajat keluar dari fase, dan memeriksa ulang semua dimensi.

Kemudian saya menyadari bahwa masalahnya adalah rasio pengurangan. Penggerak sikloidal harus memiliki angka ganjil agar rasionya dapat berfungsi dengan baik. Dalam video saya sebelumnya, saya telah membuat tiga desain penggerak sikloidal yang berbeda, namun rasio reduksinya adalah angka ganjil secara kebetulan, jadi saya melewatkan fakta bahwa untuk membuat penggerak sikloidal yang dapat bekerja dengan baik dengan dua disk sikloidal, Anda harus memiliki jumlah gigi atau lobus ganjil pada disk tersebut.

Anda dapat memeriksa artikel desain sebelumnya di bawah.

• Apa itu Pengemudi Sikloidal? Perancangan, Pencetakan 3D, dan Pengujian
• Penggerak Cycloidal Mesin CNC vs Cetak 3D – Perancangan &Pengujian
• Penggerak Harmonik vs Sikloidal – Uji Torsi, Serangan Balik, dan Keausan

Memiliki rasio reduksi yang jumlahnya ganjil, berarti saya harus mengganti jumlah gigi menjadi 15, dan jumlah roller ring gear menjadi 16 serta mencetak ulang housing dan cakramnya.

Sekarang saya dapat memasang kedua disk sikloidal dengan benar dan menyelesaikan seluruh perakitan.

Tes Serangan Balik

Baiklah, jadi di sini saya sudah menyiapkan ketiga drive tersebut, dan sekarang kita bisa melihat tes perbandingannya.

Saya akan mulai dengan menguji keakuratan atau reaksi baliknya.

Gearbox Planet

Inilah gearbox planetary yang pertama. Di sini saya menguji kemampuan pengulangannya, dan hasilnya bagus. Batang akan kembali ke tempatnya dalam jarak 1/100 mm pada jarak 20cm.

Tapi tentu saja, ketika diberikan kekuatan padanya, reaksi baliknya akan terlihat. Bilah diputar beberapa mm ke atas dan ke bawah pada jarak itu. Saat digerakkan dengan tangan, outputnya terasa seperti ada permainan bebas tanpa ada hambatan. 

Untuk menyatakan reaksi balik dalam satuan tipikalnya, menit busur, kita perlu melakukan hal berikut. Kita harus mengukur perpindahan di kedua arah, sambil menerapkan beban sekitar 1-2% dari kemampuan torsi nominal gearbox.

Saat menguji torsi gearbox, saya mendapatkan pembacaan maksimum sekitar 32N pada jarak 10cm, jadi saya kira untuk menguji backlash kita harus menerapkan beban sekitar 0,5N, tapi mari kita buat menjadi 2N pada jarak 20cm. Dengan beban ini saya mendapat perpindahan sekitar 2,9 mm di satu arah dan 0,75 mm di arah lain. 

Untuk menyatakan pengukuran ini dalam satuan serangan balik, menit busur, pertama-tama kita dapat menghitung sudut perpindahan, alfa.

Kami melakukannya dengan bantuan beberapa trigonometri sederhana, dan sudutnya menjadi sekitar 1 derajat. Satu menit busur sama dengan 1/60 derajat. Jadi, reaksi balik dari gearbox planet cetak 3D ini adalah sekitar 60 menit busur.  

Tolong beri tahu saya di komentar jika Anda tahu apakah itu cara yang tepat untuk melakukan pengukuran dan menghitung reaksi baliknya. Meskipun tidak 100% benar, kami akan menggunakan metode yang sama untuk mengekspresikan reaksi balik untuk setiap drive sehingga pada akhirnya kami akan mendapatkan hasil yang sebanding.

Nah, seperti yang saya sebutkan sebelumnya, tergantung seberapa kencang atau longgarnya sambungan gigi, gearbox akan memberikan hasil yang berbeda. Dan inilah konfirmasi untuk itu. Pada pengujian pertama, ring gear girboks dicetak dengan ekspansi horizontal –0,15 mm dan roda gigi planetary dengan –0,05 mm.

Sekarang saya mengganti ring gear dengan ekspansi horizontal 0mm, sehingga lebih pas. Sekarang gearbox menunjukkan reaksi balik sekitar 50 menit busur.

Itu berarti hasil yang 15% lebih baik, dan bahkan dapat dirasakan dengan tangan bahwa girboks kini tidak terlalu bisa diputar. 

Untuk lebih meningkatkan reaksi baliknya, saya juga mencetak roda gigi planetary dengan ekspansi horizontal 0mm, dan sekali lagi saya mendapatkan hasil yang lebih baik, sekitar 30 menit busur.

Jadi, dari awalnya 60 menit busur, kami meningkatkan backlash gearbox menjadi 30 menit busur.

Harap dicatat bahwa dalam proses desain itu sendiri, saat membuat roda gigi dengan FeatureScript khusus di Onshape, saya menambahkan reaksi balik atau offset 0,1 mm ke roda gigi.

Nah, oleh karena itu saya bisa mencetak semuanya dengan ekspansi horizontal 0mm dan tetap bisa merakitnya dengan baik dan mendapatkan hasil yang bagus. Artinya, kita bisa lebih meningkatkan backlash, menghilangkan offset 0,1 mm tersebut saat membuat roda gigi, tapi saya yakin jika kita melakukan itu, kita tidak akan bisa memasang roda gigi sama sekali, atau mungkin kita bisa memasangnya bersama-sama, tapi efisiensinya akan hilang atau bahkan macet total. Kita akan melihat perilaku tersebut sebentar lagi dalam uji efisiensi atau torsi.

Penggerak Sikloidal

Namun demikian, sekarang mari kita lihat kinerja reaksi balik disk sikloidal.  Dari segi kemampuan pengulangan, menunjukkan hasil yang lebih buruk. Bilahnya kembali pada berbagai titik dalam jarak 1/10 mm.

Sedangkan untuk reaksi baliknya, saya menghitung nilainya sekitar 60 menit busur. Hal ini sama seperti kasus terburuk pada gearbox planetary. Padahal disini saat digerakkan dengan tangan, tidak terasa ada permainan bebas, namun langsung ada hambatan.

Untuk pengujian ini, disk sikloidal dicetak dengan ekspansi horizontal –0,15 mm, dan saat dirakit sebenarnya cukup rapat. Jadi, saya mencoba mencetaknya dengan ekspansi horizontal –0,2 mm dan ekspansi lubang +0,2 mm, karena presisi dari 6 lubang keluaran pada disk sikloidal juga berkontribusi terhadap kinerja drive.

Jadi, dengan pemasangan disk yang lebih longgar, hasilnya jauh lebih buruk, sekitar 150 menit busur dan terdapat permainan bebas pada poros saat digerakkan dengan tangan.

Penggerak Sabuk

Oke, selanjutnya mari kita lihat bagaimana kinerja penggerak sabuk. Pengulangannya tampaknya cukup baik, dalam 1/100 mm pada jarak 20cm. Tapi kita juga bisa melihat ada yang seperti melampaui batas. Bilahnya naik ke 0,04 mm dan kembali ke 0,03.

Saat menguji backlash, saya menghitung nilai sekitar 45 menit busur.

Itu adalah hasil yang bagus dibandingkan dengan dua penggerak lainnya, namun saya di sini dengan penggerak sabuk, saya juga memiliki kemungkinan untuk mengontrol ketegangan sabuk dan dengan itu mungkin meningkatkan serangan balik.

Saya mengencangkan sabuknya sedikit lagi, dan sekarang serangan balik dikurangi menjadi sekitar 25 menit busur.

Jadi, penggerak sabuk memberikan hasil terbaik dari ketiga penggerak dalam hal serangan balik.

Uji Torsi / Efisiensi

Penggerak Sikloidal

Oke, sekarang mari kita bandingkan efisiensi atau keluaran torsinya. Saya akan mulai dengan penggerak sikloidal. Pada jarak 10cm, saya mendapat pembacaan sekitar 16N, atau torsinya sekitar 160Ncm.

Dibandingkan dengan torsi yang ditunjukkan motor stepper tanpa penggerak, sekitar 18Ncm, ini merupakan peningkatan torsi sekitar 9 kali lipat.

Itu adalah efisiensi penggerak yang rendah, hanya sekitar 60%. Rasio pengurangan penggerak ini adalah 15:1, dan dalam kondisi ideal kita seharusnya mendapatkan peningkatan torsi 15 kali lipat, namun kita mendapatkan sekitar 60% dari itu. Itu karena menurut saya ada banyak gesekan yang terjadi pada drive, atau hambatan yang tinggi karena pemasangan disk cycloidal cukup ketat. 

Jika kita bandingkan dengan cycloidal disk yang ukurannya lebih longgar, saya mendapat pembacaan sekitar 18N, atau 180Ncm.

Itu berarti efisiensi 10% lebih baik, tetapi masih belum terlalu bagus, hanya sekitar 66% efisiensinya. Selain itu, reaksi balik dari disk sikloidal yang lebih longgar sangat besar, sama sekali tidak dapat digunakan untuk pekerjaan presisi apa pun.

Gearbox Planet

Mari kita lihat efisiensi gearbox planet sekarang. Pada jarak 10cm, saya mendapat pembacaan sekitar 36N, atau torsinya sekitar 350Ncm.

Saya agak kaget dengan hasil ini, karena dibandingkan torsi yang ditunjukkan motor stepper tanpa penggerak, dalam hal ini sekitar 23Ncm, berarti peningkatan torsi sekitar 15 kali lipat. Gearbox ini memiliki rasio reduksi 16:1, sehingga efisiensinya sekitar 90 hingga 95%. Padahal pengujian ini dilakukan dengan roda gigi yang lebih longgar, dimana terdapat sedikit permainan poros saat digerakkan dengan tangan. 

Namun berikut adalah dua casing lain yang saya uji, dengan sambungan roda gigi yang lebih rapat.

Saya mendapatkan output torsi sekitar 310Ncm dengan ring gear 3D yang dicetak dengan ekspansi horizontal 0mm, atau efisiensinya sekitar 84%.

Dan dengan pemasangan roda gigi yang lebih rapat, dengan semua roda gigi planetary dicetak 3D dengan ekspansi horizontal 0mm, keluaran torsi sekitar 290Ncm, atau efisiensinya 78%. Tetap saja, hasil yang sangat bagus untuk gearbox cetak 3D.

Penggerak Sabuk

Terakhir, mari kita lihat efisiensi penggerak sabuk.

Dalam pengujian pertama dengan sabuk yang sedikit lebih longgar, saya mendapatkan pembacaan sekitar 260Ncm, yang merupakan efisiensi sekitar 70%, karena stepper ini memiliki torsi sekitar 23Ncm tanpa penggerak.  Namun, dalam kasus ini masalahnya adalah sabuk yang dilewati pada katrol masukan yang lebih kecil tahap kedua, bukan pada stepper itu sendiri.

Dengan ketegangan sabuk yang lebih baik, torsi keluarannya sekitar 360Ncm, sehingga efisiensinya sekitar 95 hingga 97%.

Itu sungguh mengesankan. Penggerak sabuk terbukti menjadi penggerak yang paling efisien, serta memiliki performa terbaik dalam hal serangan balik.

Namun sebelum kita menyimpulkan drive cetak 3D mana yang terbaik, mari kita lihat beberapa perbandingan lagi.

Uji Daya Tahan

Saya mencoba melakukan uji ketahanan, dengan menjalankan drive untuk jangka waktu yang lebih lama, dengan beban tertentu.

Saya menggunakan beberapa motor DC sebagai pemberat, dan membuat penggerak berputar dengan perubahan arah putaran secara tiba-tiba untuk menambah tekanan pada penggeraknya. 

Setelah sekitar 2 jam, penggerak sikloidal gagal. Itu tidak bisa memindahkan beban lagi. Penggerak sabuk dan gearbox planet berlanjut selama 8 jam lagi dengan gerakan yang sama, dan semuanya baik-baik saja. Setelah uji ketahanan ini, saya menguji kembali reaksinya. 

Penggerak sikloidal benar-benar kehilangan presisinya. Ada gerak bebas sebesar 10mm pada jarak 20cm.

Gearbox planetary juga memperkenalkan permainan bebas pada poros keluaran, yang sebelumnya tidak ada. Saya menggunakan roda gigi yang paling pas untuk uji ketahanan ini. Dalam unit serangan balik, waktu tersebut berubah dari sekitar 30 menit busur sebelum pengujian, menjadi 60 menit busur setelah pengujian. 

Dan pada belt drive, setelah dilakukan uji ketahanan menunjukkan backlash sekitar 35 menit busur, dan sebelum pengujian terjadi backlash sekitar 25 menit busur. 

Saya membuka drive untuk melihat apa yang terjadi di dalamnya dan apa yang menyebabkan penurunan presisi.

Pada penggerak sikloidal, terdapat tanda-tanda keausan yang signifikan pada cakram sikloidal. Baik pada profil disk sikloidal maupun pada lubang keluaran disk. Jadi, ketika disk PLA berubah bentuk, presisi drive tersebut berkurang secara signifikan. 

Pada gearbox planetary, saya tidak melihat banyak keausan atau perubahan bentuk.

Mungkin ada sedikit deformasi atau keausan, mungkin keausan pada gelembung jahitan yang muncul saat mencetaknya secara 3D. Jadi, setelah jahitannya rusak, reaksi baliknya akan meningkat.

Mungkin jika kita mencetak roda gigi dengan toleransi yang lebih kecil, atau membuatnya lebih pas di awal, bahkan dengan mengorbankan efisiensi, tetapi setelah keausan awal, roda gigi tersebut akan mendapatkan efisiensi dan presisi yang tepat. 

Sedangkan pada penggerak sabuk, terlihat adanya keausan pada bagian belakang sabuk, dimana bantalan tensioner mendorong sabuk.

Masalah ini dapat dengan mudah diatasi dengan menggunakan roda idler 10mm yang tepat. Selain itu, kami selalu dapat menambahkan lebih banyak ketegangan pada sabuk bahkan setelah beberapa kali digunakan untuk meningkatkan presisi. Dengan dua drive lainnya, tidak ada yang dapat kami lakukan untuk meningkatkan presisi. Kita tidak bisa menambahkan materi ke dalamnya, atau kita tidak bisa memaksakan apa pun.

Jadi, dengan mempertimbangkan semua ini, penggerak sabuk keluar sebagai yang berkinerja terbaik.

Dan tidak hanya itu, drive ini juga mengungguli dua drive lainnya dalam hal bobot, biaya, dan kemudahan pembuatannya.

Perbandingan Lainnya

Berat total penggerak sabuk termasuk motor stepper sekitar 550g, planetary gearbox sekitar 600g dan penggerak sikloidal sekitar 710g. Tentu saja bobotnya sangat penting jika kita menggunakan penggerak ini sebagai sambungan robot.

Dari segi ukuran, penggerak sikloidal jelas merupakan penggerak yang paling ringkas, sedangkan girboks planetary dan penggerak sabuk serupa tetapi dengan konfigurasi yang sedikit berbeda. 

Di sisi lain, penggerak sikloidal adalah yang paling rumit atau sulit untuk dirakit, diikuti oleh gearbox planetary dan penggerak sabuk sebagai yang paling mudah untuk dirakit. Hal ini karena penggerak sabuk sebenarnya memiliki jumlah komponen paling sedikit selain komponen cetakan 3D.

Hal ini juga secara langsung mempengaruhi biaya pembuatan drive tersebut. Penggerak sikloidal yang saya buat untuk video ini, memiliki komponen terbanyak selain suku cadang printer 3D, pin, ring dan bantalan, biaya pembuatannya sekitar $28 (tidak termasuk suku cadang cetakan 3D). Lalu ada gearbox planetary yang harganya sekitar $23, dan yang terakhir adalah penggerak sabuk yang harganya hanya 1/4 atau 1/3 dari itu, atau sekitar $7,5.

Kesimpulan

Jadi, apa keputusan akhir saya. Mana yang lebih baik, penggerak sikloidal cetak 3D, girboks planetary, atau penggerak sabuk?

Ya, saya pasti akan menghindari drive cycloidal, karena satu-satunya kategori yang lebih baik daripada drive lain adalah dalam ukuran atau kekompakannya. 

Di sisi lain, gearbox planetary dan penggerak sabuk menunjukkan performa yang sangat mirip, namun jika saya harus memilih pemenang dari semua pengujian yang saya lakukan, itu pasti penggerak sabuk. Ini memiliki performa terbaik di setiap kategori, presisi, efisiensi, dan daya tahan, serta paling mudah dan termurah untuk dibuat.

Namun, saya tidak akan meninggalkan pengujian ini di sini, namun sebenarnya saya akan membuat perbandingan pengujian lebih lanjut antara gearbox planetary dan penggerak sabuk dalam skenario nyata, atau saya akan membuat dua lengan robot, satu menggunakan gearbox planetary dan yang lainnya menggunakan penggerak sabuk, dan kemudian kita akan melihat bagaimana kinerjanya dalam situasi nyata.