تصميم التروس للطباعة ثلاثية الأبعاد: دليل الوحدة وعدد الأسنان والخلوص لـ FDM

الترس الذي لا يدور، أو يتعثر، أو تتآكل أسنانه في بضعة دورات هو في الغالب مشكلة تصميم لا مشكلة طابعة. أهم ثلاثة معاملات في تصميم التروس للطباعة ثلاثية الأبعاد هي الوحدة، وعدد الأسنان، والخلوص بين الأسنان؛ عند ضبط هذه العوامل الثلاثة بشكل صحيح يمكنك الحصول على آليات تعمل بسلاسة مثيرة للدهشة حتى مع طباعة FDM. في هذا المقال نشرح بلغة بسيطة ما تعنيه الأرقام على شاشة CAD حين تتحول إلى طباعة فعلية.

الوحدة: الحمض النووي لحجم الترس

الوحدة (m) هي القياس الأساسي الذي يحدد حجم السن، ويجب أن يتشارك أي ترسان يتشابكان في نفس الوحدة. إذا اخترت وحدة صغيرة جداً لطباعة FDM، تنزل الأسنان إلى ما دون قطر الفوهة ويتقرب ملف السن كما لو كان يذوب. كقاعدة عملية:

• لفوهة 0.4 mm، يُعدّ الإبقاء على الوحدة عند 1 mm أو أكبر آمناً؛ إذ يترك مجالاً لمرورَين أو ثلاثة جدران على الأقل عند جذر السن.
• في الآليات الدقيقة الصغيرة يمكنك النزول إلى وحدة 0.8 mm، لكن لا تنتقل إلى الإنتاج قبل ملاحظة فقدان التفاصيل عبر طباعة اختبارية.
• في التروس التي تحمل أحمالاً، تعمل الوحدة من 1.5 إلى 2 mm بشكل مريح من حيث المتانة ووضوح ملف السن.

عدد الأسنان وجودة الملف

كلما قل عدد الأسنان أصبحت كل سن أكثر حدة وأضعف؛ فعند أقل من 17 سناً يبدأ ما يُعرف بـ”الشق السفلي” (undercut) الذي يُفسد الملف، وفي طباعة FDM يتضافر هذا مع الأسنان المستديرة أصلاً ليؤدي إلى تآكل مبكر. اسعَ إلى 17–20 سناً على الأقل للترس الصغير (pinion) كلما أمكن ذلك. إذا أردت الحفاظ على نسبة التعشيق، فإن زيادة عدد أسنان الترسين بشكل متناسب يُبرز الملف ويوزع الحمل على أسنان أكثر. رسم ملف السن كمنحنى إنفولوت (evolvent) يوفر حركة دوران أكثر سلاسة بكثير من المنحنى الدائري؛ ومعظم إضافات CAD ومولدات التروس تقوم بهذا تلقائياً.

الخلوص الخلفي: إضافة الفراغ إلى التصميم

نظراً لأن طباعة FDM تُنتج انتفاخاً طفيفاً عند الحواف (قدم الفيل واتساع الجدار)، فإن ترسَين مصمَّمَين بـ”تلامس كامل” في CAD سيتقيدان ببعضهما على طاولة الطباعة. لهذا يجب ترك الخلوص (backlash) في التصميم. خصم ما مجموعه 0.2–0.4 mm من سماكة السن على الوجهين يمنح دوراناً سلساً في معظم الأجهزة. يمكنك أيضاً زيادة المسافة المحورية قليلاً لمراعاة هذا الخلوص. بدلاً من التعميم، تُعدّ طباعة زوج اختباري صغير على طابعتك والتحقق منه يدوياً أفضل طريقة للتحقق.

اتجاه الطباعة والمادة

طباعة الترس بشكل مسطح مع توجيه الأسنان للأعلى تضمن أن الطبقات تسير عمودياً على اتجاه الحمل وأن الأسنان لن تنفصل بسبب تفكك الطبقات. في المواضع التي تكون فيها الاحتكاك والتآكل مهمَّين، تدوم PETG أو النايلون أطول بكثير مقارنة بـ PLA؛ وإذا كان الهدول هو الهدف فإن المواد المرنة قليلاً تمتص الاهتزازات. يمكنك مقارنة خيارات المواد على صفحة أسعار الإنتاج لدينا.

حين تفكر في الوحدة وعدد الأسنان والخلوص معاً ستعمل تروسك من المحاولة الأولى. إذا كان تصميمك جاهزاً أو تحتاج إلى طباعة احترافية لآلية ما، شاركنا مشروعك وسننتجه بالمادة المناسبة والتفاوتات الصحيحة.