Zahnriemenrad aus Karbon: Abrieb am Zahnriemen?

Paul schrieb:
> Ich habe ein Zahnriemenrad aus Karbon als Ersatz für ein Alu-Rad
> gedruckt.

Kannst Du ein Foto schicken? Wie druckt man Carbonfasern? Also Vacuum 
Laminatverfahren, Kohlenstoffaser als Verstärkungsfaser in einer 
Epoxidmatrix, ... da komm ich mit, aber dieses störrige Zeugs 
verdrucken? Wie machst Du das?
https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/carbonteile-aus-dem-3d-drucker-a-744752/
----Das ETH Spin-off 9T Labs bietet nun eine Alternative: Es hat einen 
3D-Drucker entwickelt, der Carbon-Teile ausgibt. 
https://www.9tlabs.com/----

Hast Du diesen Drucker oder etwas selbst konstruiertes?
Würde mich über Info freuen.
Gruß, Bernd

Dann nimm doch ein Carbon Riemen ;)

Paul schrieb:
> Zahnriemenrad aus Karbon als Ersatz für ein Alu-Rad

Das Karbonrad ist wahrscheinlich nur gekaufte Zeit. Wenn ein Alu-Rad 
gekillt wurde, würde ich mir eher allgemein Gedanken über die 
Dimensionierung der Konstruktion machen. Normalerweise ist irgendwo eine 
Spannrolle, die bei Überlastung Stöße abfangen könnTE...

Walter T. schrieb:
> die Oberfläche zu rauh

Evtl. findet er auch passende Räder aus Metall? Es gibt mehr 
Diskussionen zum Thema Z-Riemen im Forum z.B. 
Beitrag "Zahnriemen verbinden, kleben oder schweißen"

Walter T. schrieb:
> Wenn die Oberfläche glatt ist und bleibt, ist
> kohlefaserverstärkter Kunststoff nicht schädlicher für den Riemen als
> anderer Kunststoff.

Für den Antriebsriemen nicht, aaaber ich hätte da ernsthafte 
gesundheitliche Bedenken, einfach weil, wie Jack V schrieb:
----Da dort die Faserenden eben auch an der Oberfläche erscheinen 
können,
ist die Frage durchaus berechtigt. Ich kann mir eine stärkere abrasive
Wirkung vorstellen ----
und dann eben auch lungengängige Carbonpartikel freigesetzt werden und 
das ist ein echtes Teufelszeug. Kann jetzt auf die Schnelle nichts 
zitierfähiges finden, kann mich aber dunkel an eine Studie zu 
Carbonfasern in Laminaten von Windturbienenblades erinnern, die durch 
UV-bedingte Delamination aus der Oberfläche derselben austraten un die 
weite Umgebung verseuchten, und auch beim Entsorgen ( Verbrennen in der 
Zementherstellung ) nicht unschädlich wurden, Stichwort Asbestose. Da 
scheint ein Aluminiumrad auf jeden Fall die bessere Wahl zu sein.
Gruß, Bernd

Hallo Bernd, also bei mir handelt es sich um ein einzelnes kleines 
Zahnriemenrad bei relativ langsamen Umdrehungen. Das ganze Rad hat keine 
2g, wenn es hie zu Abrasion kommt, dann über Monate vielleicht im 
Bruchteil eines Mikrogramms. Kann mir also nicht vorstellen, dass das 
gesundheitlich relevant ist - aber trotzdem danke für diesen Aspekt:-)

Bernd schrieb:
> kann mich aber dunkel an eine Studie zu
> Carbonfasern in Laminaten von Windturbienenblades erinnern, die durch
> UV-bedingte Delamination aus der Oberfläche derselben austraten un die
> weite Umgebung verseuchten,

Danke Walter T. So ist es- mein Zahnrad ist nicht defekt, ich möchte in 
meiner Konstruktion nur ein maßgeschneidertes Rad (T2.5, 16 Zähne, 
beidseitig kugelgelagert mit Innendurchmesser 4mm). Da ich das nicht 
gefunden habe, hab ich es mir kurzerhand mal aus ASA ausgedruckt. Hat 
gut funktioniert, weshalb ich einen Schritt weiter ging und sehen 
wollte, ob es nicht auch über die Prototypenphase hinaus eine 
Möglichkeit wäre. Nachdem der Druck mit dem Karbon-Material auf Anhieb 
so gut geklappt hat, möchte ich jetzt nur diverse Bedenken zerstreuen 
oder eben nicht...

Walter T. schrieb:
> Dass das Alu-Rad defekt ist, wurde ja nicht geschrieben. Manchmal will
> man einfach nur einen anderen Durchmesser.
>
> Generell kann ein 3d-gedrucktes Teil den Riemen durchaus beschädigen,
> wenn die Geometrie nicht stimmt (Zahnteilung, Rundlauf, Zahnform) oder
> die Oberfläche zu rauh ist.

Hallo Bernd, wie Jack V richtig geschrieben hat, handelt es sich um 
Kunststoff-Filament mit Karbonfasern. In meinem Fall ist das 
Trägermaterial PETG. Im Anhang ist ein Foto davon...



Bernd schrieb:
> Kannst Du ein Foto schicken? Wie druckt man Carbonfasern?

Das sieht sehr rauh aus.
Und egal mit welchem Material gedruckt, hat es die optimalen Daten wie 
ein bewährtes Industrieprodukt?

Achso, wenn es kugelgelagert sein soll, ist es sicher nicht 
handelsüblich.
Nur als Umlenkrolle zu gebrauchen.
Die gibt es ohne Zähne.

Was soll das Ganze also?

Genauso ist es - als Umlenkrolle. Du hast Recht - ich hab die ohne Zähne 
auch bei mir - aber das ist ja auch nicht ganz ideal, wenn der 
Zahnriemen über die zahnlose Umlenkrolle läuft. Was ist also das 
geringere Übel?

Was es nicht gibt, braucht kein Mensch.
Die Umlenkrollen werden an die glatte Seite des Riemens angelegt.

Dir Umlenkung ist zu stark - wenn ich von außen nach innen umlenke, 
stoßt der Riemen innen zusammen, deswegen von innen nach außen.

Fehlkonstruktion.
Warum passen die Achsabstände nicht?
Langlöcher sind nicht möglich?

Wei haben die Altvorderen es nur geschafft, Zahnradgetriebe 
herzustellen?

Achsabstände sind fix und nur minimal mittels Langloch veränderbar. 
Standardmäßig gibt es keinen passenden Riemen in meiner Länge (T2.5 gibt 
es mit 120 und 145mm, ich bräuchte etwas genau dazwischen.

Über Sonderlängen bzw. Umlenk- oder Spannrollen habe ich vor kurzen in 
einem eigenen Thread diskutiert - deswegen jetzt die Lösung mit der 
Umlenkrolle.

Beitrag "Re: Zahnriemen T2.5x6 Sonderlänge gesucht."

Prinzipiell gibt es beides- Umlenkrolle mit Zähnen und Spannrolle von 
der glatten Seite. Weshalb findest du die gezahnte Rolle problematisch?

Normal sind die Achsabstände so genau, dass man keine Spannrolle 
braucht.

Paul schrieb:
> Über Sonderlängen bzw. Umlenk- oder Spannrollen habe ich vor kurzen in
> einem eigenen Thread diskutiert - deswegen jetzt die Lösung mit der
> Umlenkrolle.

Kenne ich.
Hast du da keine Antworten erhalten?
Wenn du unbedingt willst, dann setze in ein käufliches Rad ein 
Kugellager ein.
Wo ist ein Problem?

michael_ schrieb:
> Kenne ich.
> Hast du da keine Antworten erhalten?


Ich habe erfahren, dass (selbst-)Konfektionieren auch problematisch ist, 
und dass Umlenk- oder Spannrollen eine Lösung wären;-)

michael_ schrieb:
> Wenn du unbedingt willst, dann setze in ein käufliches Rad ein
> Kugellager ein.
> Wo ist ein Problem?

Natürlich geht das auch, aber selbst drucken ist wesentlich einfacher 
und billiger - womit wir wieder bei meiner Ausgangsfrage wären, ob 
nämlich mein selbstgedrucktes Rad in irgendeiner Weise problematisch 
sein könnte.

Also zwei Fragen nun:

1. Ist die Konstruktion an sich so grundfalsch, wenn die Achsabstände 
nicht anders lösbar sind?
2. Kauf-Alu-Rad vs. Karbon-Druck-Rad: Vor- und Nachteile?

Vielen Dank, Walter T., du scheinst dich gut auszukennen auf diesem 
Gebiet:-)

Walter T. schrieb:
> Eine Umlenkrolle an der gezahnten Seite ist erst einmal unproblematisch.
> Der Umschlingungswinkel der an- und abtreibenden Rollen wird dadurch
> kleiner, deswegen werden Rollen an der glatten Seite bevorzugt. Aber
> grundsätzlich ist es unproblematisch.

In der Skizze siehst du den Umlenk-Winkel. Ursprünglich war der Winkel 
(ohne der Umlenkrolle (U)) natürlich optimaler - sollte aber machbar 
sein, oder?

Walter T. schrieb:
> Das Kohlefaser-Material hat hier aber auch keinerlei Vorteile gegenüber
> dem ohne diese.

Nicht, was die Laufeigenschaften betrifft, und auch nicht, was die 
Oberfläche im 3D-Druck betrifft, aber es ist einfach dichter und hat 
extrem gute Layerhaftung, scheint mir also innerhalb der 3D-gedruckten 
Varianten am verlässlichsten zu sein.

Walter T. schrieb:
> Das sieht für mich nach GT2 aus. Da habe ich mit 3d-gedruckten
> Zahnrädern eher schlechte Erfahrungen. Bei drei gleichen Zahnrädern (32
> Zähne) - eines 3d-gedruckt, eines aus PVC gefräst, eines aus Alu
> bestellt - hatte das 3d-gedruckte immer ein weitaus niedrigeres Moment,
> bevor der Riemen übersprang, als die anderen beiden. Bei 0,4 mm Düse war
> das extrem, bei 0,2 mm Düse immer noch deutlich merkbar.

Es ist klar, dass durch den 3D-Druck die Drehmoment-Übertragung geringer 
ist. Ich erwarte mir da durch Karbon auch nicht wirklich eine 
Verbesserung. Es handelt sich bei mir um ein T2.5-Profil (mehr dazu 
weiter unten)

Walter T. schrieb:
> Will sagen: Wenn das gedruckte Zahnrad den Zweck hat, den Polygoneffekt
> zu mindern, würde ich sicherheitshalber gegentesten, ob der bei einer
> glatten Spannrolle nicht sogar besser ist.

Ich verstehe, was du meinst - aber wenn das Profil übereinstimmt, MUSS 
doch der Polygon-Effekt geringer sein als mit glattem Rad, oder nicht?

Weil du dich so gut auskennst, möchte ich dich noch ganz allgemein 
fragen, ob du in meiner Situation möglicherweise einen anderen Ansatz 
besser fändest. Zur Erklärung:
1.Wie gesagt, der Achsabstand zwischen bewegter Welle und Antrieb ist 
(bis auf minimale Justage mittels Langloch) festgelegt.
2. Die Zahnriemenscheiben sind vom Verhältnis her festgelegt (16:22), 
von der Anzahl her wären geringfügig mehr Zähne bei gleichem Verhältnis 
möglich.

meine Fragen dazu:

1. Die Umlenkrolle - wie der Name schon sagt - muss doch eigentlich kaum 
Roationskräfte aufnehmen können, also lediglich die Spannung des Riemens 
"aushalten". Das "Durchrutschen" ist also hier weniger problematisch als 
an den anderen beiden Rädern, richtig?
2. gibt es vielleicht doch eine Lösung mit anderem Zahnriemen? Ich habe 
bei meinen Recherchen keinen Zahnriemen finden können, der von der Länge 
her passt - lediglich MXL ,aber der hat eine geringere Zahnhöhe und nur 
ca. 1/4 der Zugkraft, was auch bei Alu-Riemenrädern problematisch wird 
in meinem Fall. Da bin ich glaube ich mit meiner Lösung mit Umlenkrolle 
"stabiler" unterwegs. Kennst du ein anderes Riemen-System, dass ähnlich 
gute Zugkräfte wie ein T2.5-Riemen(120N)hat und das es in meiner 
gewünschten Riemenlänge (130 +/- 3mm) und passenden Rädern gibt? 
Natürlich musst du jetzt nicht für mich recherchieren - ich meine nur, 
falls du aufgrund deiner Erfahrung gleich auf Anhieb sagst: "Ja klar, 
das könnte man besser so oder so lösen..."

Vielen Dank jedenfalls für deine Mithilfe!

Walter T. schrieb:

> Verstehe ich nicht. Eine Umlenkrolle muss kein Drehmoment übertragen.
> Kann sie ja auch gar nicht, mit einem Kugellager in der Rolle.
>

Da hast du Recht. Was ich meinte war, dass sie sich aber mitdrehen 
können soll. Ohne Profil wäre es ja auch denkbar, dass sich die Rolle 
(Z.B durch eine Unwucht) in einer Position "einfrisst" und der 
Keilriemen drüberschleift.


> Leider jein. Bei einem präzisen Zahnprofil ist er geringer als mit einer
> glatten Rolle. Bei einem völlig falschen Zahnprofil viel, viel größer.
> Bei Toleranzabweichungen eben irgendwo dazwischen.

Hast du wieder Recht. Ich werde das testen...

> Mit den Langlöchern in dieser Richtung besteht quasi keinerlei
> Spannmöglichkeit. Die kann man also auch weglassen.
>

Spannmöglichkeit ist gering, aber doch vorhanden (habs in der Praxis 
getestet)

> Paul schrieb:
>> Die Zahnriemenscheiben sind vom Verhältnis her festgelegt (16:22),
>
> Also 32 und 44 Zähne? Das klingt doch sehr vernünftig. Warum ist dann
> die Spannrolle so klein?

Nö, Antriebsrad hat 22 Zähne, angetriebene Welle um Umlenkrad jeweils 
16Z...