De la prototip la produsul final - rulmenți cu bile gata de instalat de la imprimanta 3D

• De ce era nevoie: lagăre de alunecare pentru sistemul de direcție din vehiculul tipărit 3D
• Metoda de fabricație: extrudarea filamentului (FDM)
• Cerințe: joc redus, durabilitate, rezistență mare la abraziune
• Material: iglidur I150
• Industrie: sectorul auto
• Succes prin colaborare: calitate bună a suprafeței, producție mai rapidă datorită tipăririi 3D fără unelte, mai mult timp pentru dezvoltare, joc al lagărului redus sau deloc

 
Aplicația dintr-o privire:
Compania Scaled 3D din Marea Britanie a dezvoltat un vehicul cu patru roți în proiectul său „Chameleon”, care constă exclusiv din componente tipărite 3D. În timpul testelor vehiculelor, designul sistemului de direcție a atras o atenție negativă. Lagărele de direcție aveau prea mult joc și uzură semnificativă. Pentru ca aplicația să rămână complet tipărită 3D, compania a început să caute un material dur, rezistent la uzură, care să fie mai potrivit pentru punctele de reazem. După diferite teste mari și mici și formate cu tribofilamentul iglidur I150, echipa de dezvoltare a proiectat în cele din urmă un lagăr de alunecare din cinci părți care avea un joc foarte mic și era semnificativ mai rezistent la abraziune decât lagărele din plastic convențional. Acest lucru a asigurat că lagărul putea continua să provină în întregime de la o imprimantă 3D.
 

Proiectul „Chameleon” al companiei Scaled 3D din Marea Britanie, și-a propus să dezvolte un vehicul complet la imprimanta 3D.

Problema

Sistemul de direcție al vehiculului avea prea mult joc și a devenit rapid imprecis. De asemenea, risca să se uzeze rapid. Așa că a trebuit să se fabrice lagăre de direcție cu un joc mult mai mic, care să se potrivească la forma existentă a restului vehiculului. Adâncimea lagărelor de alunecare nu trebuia să depășească 20 mm. Lagărul de jos dintre cele două trebuia să aibă și un inel interior divizat pentru a permite montarea la coloana de direcție, care are doua seturi de șuruburi radiale la fiecare capăt. De asemenea, componentele trebuiau să aibă o rezistență semnificativ mai mare decât lagărele instalate anterior din PLA standard.
 

Soluția

Scaled 3D a găsit materialul perfect pentru proiectul său „Chameleon” în tribofilamentul iglidur I150-PF optimizat tribologic. Filamentul este foarte ușor de prelucrat într-o imprimantă de volum mare și oferă proprietăți mecanice bune în ceea ce privește rezistența, duritatea și aderența stratului în aplicațiile de alunecare. Lagărul a fost transformat într-un rulment cu bile din cinci piese care a fost testat inițial ca prototip. În timpul testelor, jocul în rulment a fost foarte redus la sarcini excentrice în timpul rotației. Testele din faza de dezvoltare erau deja foarte încurajatoare, deoarece componentele finale urmau să fie fabricate cu același proces.
 

Proiectul „Chameleon” - aplicație individuală, durabilă

Scopul principal al proiectului „Chameleon” din Marea Britanie a fost dezvoltarea unui vehicul care să provină în întregime de la imprimanta 3D. Ideea de la baza proiectului a fost trecerea de la producția de masă la producția rapidă, specifică clientului. În același timp, fabricarea aditivă fără unelte trebuia să permită utilizarea de material reciclat. Conform Scaled 3D, în viitor va fi posibil să se utilizeze material 100% reciclat în vehicule și structuri tipărite 3D. Până acum, echipa Chameleon a reușit să lucreze cu 30% material reciclat în primul prototip din 2020. Viteza cu care piesele pot fi tipărite 3D este un beneficiu deosebit pentru acest proiect: un timp de tipărire de maximum 83 de minute pentru o piesă mare (1,375 kg) a însemnat că aceste piese puteau fi desenate, tipărite și testate în aceeași zi. Avantajul mare de viteză față de procese precum frezarea și turnarea prin injecție a avut o influență deosebit de pozitivă asupra libertății de dezvoltare a vehiculului, care a fost susținută de libertatea de proiectare a geometriei pieselor.
 

Rulmenții pentru sistemul de direcție provin și de la imprimanta de mari dimensiuni

Calea către rulmenții potriviți

Pentru a obține o imagine de ansamblu asupra proprietăților tribologice ale tribofilamentului iglidur I150, compania a testat mai întâi componentele într-un format mic. Mai întâi, au fost tipăriți cilindri imbricați, suprafețele lor netratate deja de foarte bună calitate în comparație cu alte materiale. Piesele au fost apoi tipărite într-un format mare, iar calitatea bună a suprafeței lor a fost printre caracteristicile lor impresionante. Rulmentul cu bile de înlocuit a fost apoi retipărit din iglidur I150. Căile de rulare și colivia rulmenților cu bile în cazul I150 s-au dovedit a fi parteneri de alunecare buni pentru funcționarea cu frecare redusă. La final, a fost creat un rulment cu bile din cinci piese.
 

Prototipul rulmentului cu bile: plastic convențional în stânga, iglidur I150 în dreapta

Tribofilamentul multifuncțional de la igus - iglidur I150

În timpul testelor cu rulmentul cu bile din iglidur I150, jocul a fost foarte mic la sarcini excentrice în timpul rotației. Apoi a fost dezvoltat un sistem dublu de rulmenți pentru a se potrivi în sistemul de direcție Chameleon. Conform Scaled 3D, calitatea de tipărire a rulmenților iglidur I150 este comparabilă cu cea a ASA și mult mai bună decât PLA convențional. În ciuda înălțimii stratului de 1 mm, finisajul suprafeței a fost foarte bun. Pe lângă calitatea bună a componentelor, compania este mulțumită și de asamblarea ușoară a pieselor. Tribofilamentul este potrivit atât pentru aplicații mici, cât și pentru proiecte cu imprimanta la scară largă. Are proprietăți mecanice bune și, prin urmare, este potrivit pentru majoritatea aplicațiilor și imprimantelor 3D. iglidur I150 este, de asemenea, compatibil cu alimentele conform Regulamentului UE 10/2011 și este potrivit pentru aplicații în industria alimentară și a ambalajelor.
 

Tribofilamentul iglidur I150 poate fi folosit cu toate imprimantele 3D.