Kettenrollen und Umlenkrollen aus dem 3D Drucker

Iceman

Iceman

Beiträge
22
Hallo zusammen,

da ich es leid war nach passenden Rollen zu suchen habe ich mich entschlossen meine eigenen zu bauen.

Nach einigen Recherchen und Fehlversuchen habe ich heute meine erste eigene Rolle Probe gefahren. Sie ist noch nicht ganz optimal, aber fährt gut.

Benötigt habe ich dazu:

1 x Kugellager 628 - 2Z
4 x M2,5 x 10 Imbusschraube
4 x M2,5 Mutter
Meinen 3D Drucker (Monoprice IIIP) ein CAD Programm (FreeCAD) und etwas PLA Material.

Zuerst war ich skeptisch, ob PLA genügend Festigkeit hat. Doch die ersten Probefahrten liefen ohne Probleme.

Um die Rolle ohne Überhänge und Stützmaterial drucken zu können habe ich mich für einen dreiteiligen Druck entschieden.

Vorderseite der Teile:
3 Teile_kl.jpg

Rückseite der Teile:
3 Teile Rückseite_kl.jpg

Dazu habe ich die die folgenden Teile zugekauft:
Lager Schrauben_kl.jpg

Fertig sieht die Rolle dann so aus:
fertig_kl.jpg

Die gesamte Rolle wiegt 53 Gramm. Leider ist sie damit 8 Gramm schwerer als das Original von Iceletta ;)

Also werde ich Sie weiter entwickeln. Das neue soll so aussehen:

Neues Rad.png

Ich werde weiter berichten.

Viele Grüße
Iceman
 
Überlegst Du eine Kleinserie zu machen?
Oder Webshop mit verschiedenen Größen?
Oder ist das nur für Dich und als Quelle der Inspiration für andere?
 
Hi Cars,

zur Zeit will ich unsere Fahrräder mit neuen Rollen ausrüsten.
Mit meinem Drucker ist eine Serienfertigung nicht angesagt. Es dauert ca. 4 Stunden eine Rolle komplett zu drucken.

Ich habe hier im Forum viele gute Tipps bekommen, und dachte mir vielleicht kann ich mit meinem Beitrag anderen eine Idee liefern.

Wenn ich die Rollen fertig gestaltet und getestet habe, kann man über "Kleinstserien" nachdenken. Die CAD Software kann zwar Zahnräder generieren, doch sind das dann Evolventenverzahnungen. Soll heißen ich konstruiere für jeden Durchmesser die Zähne neu.
Doch macht dann der 3D Drucker mal was sinnvolles ;)

Wenn ich meine Frau überzeugt habe die selbstgedruckten Rollen zu nutzen, dann sind sie fertig. Sie ist da skeptisch :)
 
Hi Daniel,

soll sie nicht. Die Kaufrollen sind auch aus Kunststoff und die Festigkeitswerte der "normalen" Kunststoffe sind nicht soweit auseinander.

Ich habe mir allerdings ein paar Gedanken dazu gemacht.

Mein Trike hat 34 Zähne auf dem kleinen Rad. Dazu 175 mm Kurbellänge.

Angenommen ich trete mit 1500 N (breit grins) in die Pedale. Dann kommen auf der Kette 3814 N an.

Für die Belastung der Umlenkrolle ist der Winkel mit dem die Kette ankommt entscheidend. Bei mir sind das ca 25°.

Macht SIN(25)* 3814 N = 1612 N die auf die Rolle drücken.

Nach dem kettentechnischen Handbuch der Firma iwis hat eine Fahrradkette ca. 0,29 cm^2 Gelenkfläche.
Ergibt eine Gelenkpressung von 55,6 N/mm^2.

Bei einer Rolle mit 15 Zähnen sind bei mir fast 3 Gelenke im Zugriff. Ich rechne mit 2 weiter.

Die Flächenpressung auf die Rolle ist somit 27,8 N/mm^2

PLA hat eine Bruchspannung von 45,6 N/mm^2

Das sollte reichen. :)

OK es ist eine rein statische Berechnung. Dynamisch würde ich sagen, bei einer Trittfrequenz von 60 1/min kommt da nicht viel dazu.

Spannend wird es bei Kraftstößen. Da habe ich keine Idee wie ich das rechnen soll. Das werden die Tests ergeben. Kunststoff hat den Vorteil ein hohe Bruchdehnung zu haben (5,3% PLA)
dazu kommt die Biegefestigkeit von 103 MPa. Einen Stoß mit dem vierfachen der normalen Belastung sollte die Rolle ab können.

Ich werde berichten, auch wenn sie vorzeitig in die Wertstofftonne wandern sollte. ;)

Werde allerdings erst nächstes WE eine größere Ausfahrt machen können.
 
Meine erste Zugtrummrolle an meiner Eisenliege war aus dem leichten weichen weißen Faserplaste, aus dem viele Werbeschilder gemacht sind, gedrechselt. Die hat immerhin 2000km gehalten, bis ich sie gespalten hatte. Das Zeug, was du da verwendest, hält sicher ewig. Oder noch länger.
 
Es gibt ein openscad-modul zum generieren von kettenblättern. Damit sind beliebige größen einfach zu generieren.
 
Meine gedruckte Testrolle vor ein paar Jahren war extrem laut und zerbröselte schnell beim Test. Aber deine Konstruktion ist 3D-Druck gerechter als meine.

viele Grüße

Christoph
 
Hallo zusammen,

danke für die netten Kommentare,

ich bin mit de Rolle heute ca 15 km gefahren.

Für alle Skeptiker vorab, sie hält und ich konnte nach der Demontage keine Risse oder Abrieb feststellen.

Einiges habe ich mal wieder gelernt:

Wenn du wenig Platz hast lass die Schrauben nicht überstehen. Ein Millimeter war schon zu viel. Es machte klack, klack und klack, immer dann wenn ich fest in die Pedale getreten habe.
Entgrate deine Teile ordentlich, sonst macht auch das klack, klack und klack.
Die Farbe ist nur für die Zuschauer wichtig ;)

Laut ist die Rolle nicht. Ich hatte großen Wert auf die genaue Konstruktion der Zahngeometrie gelegt.

Ich werde noch eine Rolle für das Leertrum ohne Zähne machen. Da überlege ich noch, ob ein O-Ring in der Mitte oder zwei dünnere links und rechts.

Die neue Rolle ist fertig und montiert. Beim Gewicht habe ich die Orginale um 3 Gramm unterboten. Spannend wird es ob die M2 Schrauben halten. Da bin ich etwas ängstlich. Die lassen sich nicht so fest anziehen wie die M2,5.

Rolle im Einsatz:
Eingebaut.png

Die Anzahl der Löcher habe ich auf je zwei reduziert, da der Drucker bei dreien anfing kleine Schnipsel zu drucken. Die Linien wurden zu kurz.

P.S.
Heute ist das schwarze Filament angekommen. Ab jetzt wieder schwarze Rollen :)

Viele Grüße
Iceman
 
Servus,

die "Plastikrollen" die es so zu kaufen sind sind aus PA GF30. Das ist was ganz anderes wie ungefülltes PLA. Zudem PLA auf Dauer nicht witterungs und UV Beständig ist. Wird irgendwann sehr spröde, leider. Habs sonst gern genutzt. Das weitere Problem ist ein wenig die Sonne. Auf 50-60°C erwärmt (was bei Sommersonne binnen kurzer Zeit geht) wird das PLA Butterweich.

Gruß,
Patrick

PS. ich hab mittlerweile gut 15kg Kunststoff durch meinen Drucker gelassen. Fast ausschließlich belastete Funktionsteile. Kann das mittlerweile ganz gut abschätzen.

Gruß,
Patrick
 
Ich hänge mich hier mal rein...

Ich hätte gerne eine Leertrum-Erweiterung für die Gikgo-16er-Rolle (altes Modell). Also so vom Prinzip wie die Terracycle Doppelrollen für Bacchetta und co, nur ohne ne ganze neue Rolle zu kaufen. @Jack-Lee: Geht das, wenn es keine Sonne sieht (vom Sitz verdeckt), oder wird die auch zu weich?

Hätte da wer Interesse, das (gegen passendes Entgeld) zu drucken? Ich kann nicht einschätzen, wie umfangreich da die Vorarbeiten sind und ob sich das bei einer schon lohnt oder erst ab Serie...

Gruß, Peer
 
Hi,

mal etwas zum Material. Für die Rolle werden verschiedene Eigenschaften (die sich auch widersprechen) benötigt.

1. Temperaturbeständigkeit
2. UV-Beständigkeit
3. Witterungsbeständigkeit
4. Festigkeit
5. Elastizität
6. Abriebsfestigkeit
7. Druckeigenschaften (Herstellung)

Die gängigen Materialien im 3D Druck sind PLA, ABS, PET, TPU und Nylon . Es gibt noch andere speziellere (teurere) Materialien. Da muss man sich im Einzelfall die Eigenschaften anschauen.

Die Hersteller liefern zu jedem Material ein Datenblatt, welches im Netz zu finden ist. Ein Beispiel für ein einfaches (preiswertes) PLA habe ich als Anhang hochgeladen.


Jack-Lee spricht in seinem Post richtigerweise die Erweichungstemperatur an. (Ich gestehe, darüber hatte ich nicht nachgedacht.)
Christoph hat mit seiner lauten Rolle wahrscheinlich sehr hartes Material verwendet.
Der WARP Effekt ist für die Drucker wichtig. Einfach ausgedrückt ist es der Schrumpf beim Druck. Je höher der ist, desto anfälliger ist der Druck für Verzug.

Eigenschaft PLA ABS Nylon

WARP Effekt gering hoch hoch
mechanische Belastbarkeit mittel hoch sehr hoch
Oberflächenhärte mittel hoch sehr hoch
UV Beständigkeit hoch mittel mittel
Witterungsbeständigkeit schlecht mittel gut
Entflammbarkeit nicht brennbar brennbar brennbar
Erweichungstemperatur 70 - 80 95 - 120 110-125
Schmelztemperatur 160 - 190 220 - 250 240-260

Quelle: http://www.erfolgreich-3d-drucken.de/wissenswertes/druckmaterialen-filamente/

Es wird nicht DAS Material geben. Man muss da an der einen oder anderen Stelle Kompromisse machen.

@ Peer, grundsätzlich kann ich dir eine Rolle drucken. Schreib mir mal bitte genauere Infos, da ich die alte Gingko Rolle nicht kenne. (Bin neu in der Welt der Trikes und Liegeräder).
Vorarbeiten: Man muss die Rolle vorher im CAD Programm zeichnen.

VG
Iceman

 

Anhänge

  • technisches-datenblatt-pla-3dmensionals-filament.pdf
    85,7 KB · Aufrufe: 57
Hallo zusammen,

ich habe Jack-Lee's Anmerkung mal weiter verfolgt. Und siehe da es gibt PA GF 30 als Filament für 3D Drucker. Es ist nur richtig teuer mit 180€/kg.
Deshalb habe ich weiter gesucht und PA GF 15 gefunden. Kostet nur die Hälfte. Bisher habe ich es nur in Naturfarbe gefunden.

Meine neue Rolle habe ich noch aus ABS gedruckt. Diese fahre ich seit 2 Wochen auch in der Hitze. Bisher keine sind Probleme festzustellen.

Zusätzlich zu den Zähnen in der Mitte habe ich jetzt links und rechts je einen 2mm O-Ring eingebaut. Das macht die Rolle deutlich leiser.

ABS-Rolle.png

VG
Iceman
 
Hallo,

PA-GF xx ist als Gleitwerkstoff völlig ungeeignet. Die Glasfasern zerreiben die alles. PA nur unverstärkt als Gleitwerkstoff einsetzen!

viele Grüße

Christoph
 
Von Igus gibt es deren Kunststoff (PA ungefüllt) mit extra guten Gleiteigenschaften. Warping fies, Preis hoch, aber mit einer Probe könnte ein Bauteil rausfallen.
 
Oben Neue Beiträge
Du musst dich einloggen oder registrieren, um hier zu antworten.
Zurück
Oben Unten