Piese de schimb tipărite 3D de o calitate uimitor de bună pentru mașinile de colecție

• De ce era nevoie: angrenaj melcat de schimb pentru vitezometrul unei mașini de colecție
• Metoda de fabricație: sinterizare laser selectivă cu pulbere de sinterizare laser
• Cerințe: durabilitate, precizie, preț redus
• Material: iglidur i6
• Industrie: auto
• Succes prin colaborare: precizie excelentă; fără abraziune; fabricație rapidă și rentabilă; fără lubrifiere

Aplicația dintr-o privire:
găsirea pieselor de schimb pentru mașini de epocă este de obicei dificilă, dacă nu imposibilă. Este o problemă familiară și mai ales grea pentru vehiculele exotice și modelele rare. Dr. Jörg Pühler, proprietarul unui Stanley 750B din 1924, căuta o piesă de schimb pentru contorul de kilometraj din vitezometrul său.
Piesa originală fusese complet distrusă din cauza uzurii și a lucrărilor efectuate la mașină de către fostul proprietar. Serviciul de tipărire 3D online igus a oferit o soluție: arborele necesar, cu angrenaj melcat și roți dințate, a fost tipărit rapid și rentabil din materialul plastic de sinterizare cu laser iglidur i6 rezistent la abraziune.
 

Comparație între angrenajele melcate metalice (vechi) și cele melcate din polimer tipărite 3D realizate din iglidur I6 (nou). Sursa: Dr. Jörg Pühler

Problema

La vitezometrul Stewart Warner, angrenajul de pe primul arbore intermediar care se angrenează cu melcul de pe arborele de intrare nu mai era în stare de funcționare.  Pinionul nu se mai cupla cu angrenajul melcat. Datorită lucrărilor efectuate la vitezometru de către proprietarul anterior, a fost imposibil să se determine dimensiunile corecte. Fabricarea unei piese de schimb a necesitat mai multe încercări și un material care a fost stabil, a permis o precizie ridicată și a fost adecvat pentru utilizare continuă.  

Soluția

Cu serviciul de tipărire 3D igus, o piesă de schimb complet funcțională a fost realizată din iglidur I6. Datorită fabricării rapide și rentabile cu metoda de sinterizare cu laser, a fost o chestiune simplă pentru proprietarul mașinii de epocă să testeze în practică mai multe variante ale componentei. Datorită polimerului de înaltă performanță utilizat cu lubrifianți solizi încorporați, componenta nu mai trebuie lubrifiată. Chiar și după folosirea mai mult de 3.200 de kilometri, nu sunt detectabile semne de uzură.  

Ce a cauzat uzura melcului din vitezometru?

Vitezometrul unei mașini de epocă Stanley 750B construită în 1924 nu mai funcționa - contorul de kilometri era defect. Cauza defectului a fost găsită de proprietar ca fiind angrenajul dințat situat pe primul arbore intermediar și angrenat cu melcul de pe arborele de intrare. Datorită uzurii, pinionul nu se mai angrena cu melcul.
 
Problema a fost cauzată de mecanismul contorului de parcurs cu trei secțiuni: cadranele aveau un joc axial de aproximativ 0,2 mm și nu exista o șaibă elastică care să apese cadranele unul împotriva celuilalt. Din întâmplare, un mic angrenaj de transfer a alunecat între cadrane și a blocat mecanismul de contorizare. O șaibă de alamă ușor curbată, cu grosimea de 0,1 mm, montată lateral a eliminat jocul axial, astfel încât blocarea să nu mai aibă loc.

Pentru vitezometrul Stewart Warner, Chicago, tip M-9, inițial nu a fost posibilă achiziționarea unei piese de schimb. Sursa: Dr. Jörg Pühler

Mai multe încercări de a obține o piesă de schimb funcțională

După eliminarea cauzei defectului, a fost posibil să se fabrice o piesă de schimb. Cu ajutorul software-ului FreeCAD, Dr. Pühler a reușit să creeze un fișier CAD cu un model 3D al componentei necesare. Prima comandă prin intermediul serviciului de tipărire 3D igus a fost procesată fără complicații și piesa de schimb finită a fost primită după doar câteva zile. 
 
Materialul a fost stabil și chiar și cele mai mici detalii au fost reproduse perfect. Arborele s-a fixat imediat în lagăre și angrenajul melcat pentru ieșire s-a fixat cu precizie. Cu toate acestea, s-a dovedit că pinionul original devenise atât de uzat încât dimensiunile estimate ale angrenajelor erau prea mici.  

Deteriorarea componentei originale a fost atât de mare încât nici măcar nu a fost posibil să se determine corect dimensiunile. Sursa: Dr. Jörg Pühler

Testul piesei de schimb tipărite 3D: va trece testul de rezistență?

Un singur parametru din modelul CAD trebuia schimbat, după care a doua versiune a fost rapid trimisă pentru tipărire.  Al doilea exemplar a rulat, de asemenea, destul de bine și a trecut un scurt test de rezistență. Întrucât a început să prezinte o ușoară defecțiune la turații mici, totuși, a trebuit să fie realizată o a treia versiune cu un modul de angrenaj dințat adaptat și unghi de înclinare a filetului. Al treilea specimen a funcționat perfect și s-a angrenat corect.
 
Un mare avantaj al fabricării aditive este că modificările pot fi puse în aplicare rapid și cu puțin efort. Adaptarea modelului digital, precum și procesul convenabil de comandă online și fabricarea rapidă fac posibilă implementarea rapidă și rentabilă a adaptărilor prototipurilor și pieselor de schimb.
 
Dificultatea la fabricarea pieselor de schimb prin tipărirea 3D este deseori crearea unui model 3D adecvat. Pe Internet, există numeroase tutoriale și instrumente online gratuite pentru crearea modelelor CAD. De asemenea, pe site-ul igus există mai multe configuratoare CAD gratuite pe care utilizatorii neexperimentați le pot utiliza, printre altele, pentru angrenaje, lagăre și piulițe pentru șuruburi de acționare trapezoidale. Cei care nu doresc să facă singuri acest lucru pot găsi ajutor pentru proiectarea pieselor de schimb tipărite 3D pe site-urile web ale atelierelor online pentru amatori și alte inițiative de reparații.  

Platformă de testare - testarea angrenajului melcat tipărit 3D din iglidur I6 Sursa: Dr. Jörg Pühler

Piese de schimb tipărite 3D de o calitate uimitor de bună pentru mașinile de colecție

După ce arborele a fost testat temeinic pe platforma de testare, a fost montat pe vitezometru, care, la rândul său, a fost instalat din nou în mașina de epocă. Un avantaj semnificativ al iglidur i6 este oferit de lubrifianții solizi încorporați în plastic, deoarece datorită lor utilizatorul nu trebuie să lubrifieze componentele - chiar dacă partea care interacționează este din metal. 

După mai mult de 3.000 de kilometri de utilizare, roata dințată cu șurub imprimată continuă să fie în stare bună, fără semne evidente de uzură. Ușoarele urme de abraziune a metalului care pot fi observate în imagine provin de la roata dințată fără sfârșit de acționare și au fost cauzate în faza de pornire a testului, dar nu s-au schimbat în mod semnificativ în timpul utilizării ulterioare.

Chiar și după 3.200 de kilometri, angrenajul melcat nu prezintă semne de abraziune. Sursa: Dr. Jörg Pühler