Case study: odtworzenie uszkodzonego koła zębatego do kosiarki

Jedno zużyte koło zębate wystarczyło, aby cała kosiarka przestała działać. Oryginalnego elementu nie udało się już kupić, dlatego klient zwrócił się do nas z pytaniem, czy możemy odtworzyć część na podstawie zdjęć i wymiarów.

Przygotowaliśmy nowy model 3D koła zębatego, dopasowaliśmy jego konstrukcję do mechanizmu kosiarki, a następnie wykonaliśmy funkcjonalny wydruk z nylonu. W ten sposób niewielka, niedostępna część zamienna mogła zostać wyprodukowana bez konieczności wymiany całego urządzenia.

Problem klienta: zużyte koło zębate unieruchomiło kosiarkę

Klient zgłosił się do nas ze starą kosiarką, w której zużyło się plastikowe koło zębate znajdujące się w mechanizmie napędowym koła. Zęby elementu były wytarte, przez co mechanizm nie mógł prawidłowo przenosić napędu.

Sama kosiarka nadal nadawała się do użytkowania. Problem stanowiła wyłącznie jedna część, której nie można było już znaleźć w sprzedaży. Brak dostępnego zamiennika oznaczał w praktyce konieczność rezygnacji ze sprawnego urządzenia albo próbę indywidualnego dorobienia elementu.

Klient przesłał nam:

zdjęcia zużytego koła zębatego,
podstawowe wymiary części,
fotografię elementu zamontowanego w kosiarce,
informacje dotyczące sposobu mocowania i pracy mechanizmu.

Na tej podstawie mogliśmy ocenić, czy dorobienie koła zębatego na zamówienie będzie możliwe.

Zużyte koło zębate zamontowane w kole kosiarki

Zużyte koło zębate nie przenosiło prawidłowo napędu, przez co kosiarka przestała działać

Odtworzenie części na podstawie zdjęć i wymiarów

Klient nie posiadał dokumentacji technicznej ani gotowego pliku do druku. Konieczne było więc wykonanie projektu 3D części zamiennej od podstaw.

Przy projektowaniu uwzględniliśmy najważniejsze cechy oryginalnego elementu:

średnicę zewnętrzną koła,
liczbę i kształt zębów,
grubość części,
średnicę centralnego otworu,
rozmieszczenie elementów mocujących,
kształt wewnętrznych wycięć,
sposób współpracy z pozostałymi częściami mechanizmu.

W przypadku kół zębatych samo odtworzenie ich wyglądu nie wystarcza. Kluczowe jest zachowanie prawidłowej geometrii uzębienia oraz odpowiedniego dopasowania do współpracującego elementu. Nawet niewielka różnica w średnicy, rozstawie zębów lub położeniu osi może spowodować nieprawidłową pracę mechanizmu.

Dlatego model został przygotowany jako funkcjonalna część techniczna, a nie jedynie wizualna kopia starego koła.

Oryginalne koło zębate mierzone suwmiarką

Do przygotowania wyceny często wystarczą zdjęcia części i podstawowe wymiary

Wydruk koła zębatego z nylonu

Po przygotowaniu modelu wykonaliśmy koło w technologii druku 3D z nylonu, czyli materiału dobrze sprawdzającego się w częściach mechanicznych narażonych na tarcie i zużycie.

Wybór materiału był w tym przypadku szczególnie ważny. Koło zębate podczas pracy:

pozostaje w kontakcie z innym elementem mechanizmu,
przenosi obciążenia,
jest wielokrotnie wprawiane w ruch,
może być narażone na zabrudzenia, drgania oraz podwyższoną temperaturę.

Zwykły materiał stosowany do prostych modeli dekoracyjnych nie byłby najlepszym rozwiązaniem. Nylon pozwolił wykonać część o większej odporności na ścieranie i bardziej odpowiednich właściwościach użytkowych.

Model został również ustawiony na drukarce w sposób zapewniający odpowiednią jakość zębów i wytrzymałość całej konstrukcji.

Dlaczego zastosowaliśmy nylon?

Nylon jest materiałem wykorzystywanym do produkcji funkcjonalnych elementów technicznych. Charakteryzuje się dobrą odpornością na ścieranie, udarnością oraz niewielką podatnością na pękanie pod wpływem powtarzalnych obciążeń. Nie oznacza to, że każdy element maszyny powinien być wykonany właśnie z nylonu. Materiał zawsze dobieramy do warunków pracy, konstrukcji części i oczekiwanego sposobu użytkowania.

Efekt: niedostępna część została odtworzona

Gotowe koło zębate zachowało najważniejsze wymiary i cechy oryginalnego elementu. Odtworzyliśmy zarówno zewnętrzne uzębienie, jak i charakterystyczny kształt wewnętrznego mocowania.

Dzięki temu klient otrzymał nową część zamienną wykonaną pod konkretny mechanizm kosiarki. Nie musiał szukać przypadkowego zamiennika ani wymieniać całego urządzenia z powodu jednego zużytego elementu.

Ta realizacja pokazuje, że druk 3D części zamiennych może być dobrym rozwiązaniem szczególnie wtedy, gdy:

producent nie oferuje już danego podzespołu,
oryginalna część jest trudno dostępna,
zamienniki mają inne wymiary,
urządzenie jest starsze, ale nadal sprawne,
potrzebna jest pojedyncza sztuka zamiast dużej serii.

Gotowe białe koło zębate trzymane w dłoni

Nowe koło zębate odtworzone w programie CAD i wydrukowane z nylonu

Czy każdą część do kosiarki można odtworzyć?

Nie każda uszkodzona część nadaje się do wykonania metodą druku 3D. Możliwość realizacji zależy między innymi od obciążeń, temperatury pracy, prędkości obrotowej, wymaganej precyzji oraz sposobu mocowania.

Najlepiej do odtwarzania nadają się elementy takie jak:

koła zębate i przekładnie pracujące przy umiarkowanych obciążeniach,
osłony i zaślepki,
pokrętła,
uchwyty,
prowadnice,
mocowania,
dystanse,
obudowy,
zatrzaski i elementy montażowe.

Przed rozpoczęciem projektu analizujemy sposób działania części i informujemy, czy druk 3D będzie odpowiednią technologią. W elementach mających wpływ na bezpieczeństwo użytkownika lub pracujących pod bardzo dużym obciążeniem może być konieczne zastosowanie innej metody produkcji.