Prusa SL1S:n tarkkuus on yllättänyt minut jo monesti. Päätin laittaa sen todelliseen testiin, ja valmistaa pieniä hammasrattaita.

Monista puretuista laitteista löytyy näppäriä pieniä moottoreita, joissa on valmiiksi hammasratas akselissa. Mutta mikä neuvoksi, jos sen kaveriksi ei ole sopivaa toista ratasta? Sama ongelma tulee usein vastaan esimerkiksi leluja korjaillessa.

Hammasrattaiden tärkein mitta on module, joka kertoo hampaiden tiheyden. Hampaiden etäisyys toisistaan on n. π × module. Toinen olennainen on pressure angle, joka määrää hampaan muodon.

Yleisimpiä ratastyyppejä saa kyllä ostettua netistä, mutta niissäkin on usein omaan käyttöön vääränlainen akselikiinnitys.
Olen aiemmin koittanut tehdä hammasrattaita mm. CNC-jyrsimellä, mutta ilman neljättä akseliä ja erikoisteriä eivät kovin pienet rattaat onnistu.
Tällä kertaa tarpeen oli saada sähköhammasharjasta puretun moottorin kanssa yhteensopiva ratas, joka menisi 4 mm akseliin.

Aloitin ottamalla suoraan ylhäältäpäin lähikuvan olemassaolevasta rattaasta, jotta pystyn määrittämään oikeat mitat. Mittasin myös rattaan halkaisijan (9.5 mm) jotta saan skaalattua kuvan oikein.

Toin kuvan FreeCADiin ja käytin calibrate-toimintoa skaalatakseni sen oikeaan mittakaavaan. FreeCADin addon-valikosta saatavalla Gear Workbenchillä saa tehtyä helposti erilaisia hammasrattaita. Lisäsin ”involute gearin” ja asetin sen läpinäkyväksi, jotta sitä on helppo vertailla valokuvaan. Hampaiden määrän laskin käsin. Valokuvaa piti vähän siirtää jotta keskikohdat ovat kohdakkain, ja sen jälkeen kokeilin erilaisia module ja pressure angle -asetuksia, kunnes ääriviivat vastasivat toisiaan hyvin.


Lisäsin tarvitsemani akselikiinnityksen FreeCADin Part Design -toiminnolla, ja tein rattaasta pari kopiota erilaisilla hammasluvuilla testattavaksi:


PrusaSlicerissa valitsin tarkimman tulostustarkkuuden. Tulostusaika oli 35 minuuttia (8 kpl rattaita, hartsitulostimella aika ei riipu siitä montako samankorkuista kappaletta alustalla on). Tulostusmateriaalina Model Alabaster White, joka on akryylipohjainen hartsi. Sen isoin etu on mittatarkkuus, sillä se ei kovettuessaan kutistu juurikaan. Tulosteet ovat varsin kovia ja kestäviä, mutta materiaalina akryyli särkyy yllättäen kun sen kestävyys ylittyy. Jälkikovetin tulosteita tavanomaisen n. 3 minuuttia, joskin datalehden perusteella ominaisuudet paranisivat vielä hieman jos kappaleet laittaisi tunnin pituiseen jälkikovetukseen.

Tulostetut rattaat sopivat erittäin hyvin yhteen sekä toistensa, että alkuperäisten rattaiden kanssa. Mikroskooppikuvasta ääriviivoja vertailemalla voi havaita, että hampaiden tyvessä on hieman enemmän materiaalia kuin pitäisi olla. Muuten lopputulos on erittäin mittatarkka (kuvan mittakaava on kalibroitu alkuperäisen rattaan mukaan).


Ihan käyttöön asti tämä ei vielä päässyt, koska muu osuus moottoroiduista rullaverhoistani vaatii vielä vähän lisäsuunnittelua. Lyhyessä koekäytössä muovirattaita vasten kaikki toimii hyvin, mutta metallirattaan kanssa rattaasta irtosi vähän vaaleaa muovipölyä. Voi olla että metallia vasten ratas ei olisi kovin pitkäikäinen.