Tech Up, Cost Down - A 3D nyomtatás és a print2mold segítségével csökkenthető a siklócsapágyak egységára, élettartam növekedés mellett

• Amire szükség volt:
• Speciális geometriájú siklócsapágyGyártási folyamat: Szelektív lézerszinterezés & print2mold
• Követelmények: Jó csúszási tulajdonságok a párba állított alumíniummal, nagy kopásállóság nagy sebességnél, összetett geometria.
• Anyag: iglidur i3 (SLS) & iglidur J2 (p2m)
• Iparág: Hulladék szétválasztó üzemek
• Siker az együttműködésen keresztül: Nagy élettartam nagy terhelés mellett, jelentősen csökkentett fajlagos költségek, nagy tervezési szabadság.

Az alkalmazás egy pillantásra:
A finn ZenRobotics ipari, mesterséges intelligenciával vezérelt hulladékszétválasztó rendszereket gyárt, amelyek világszerte automatikus, kiváló minőségű, gyors és biztonságos hulladékszétválasztást biztosítanak. A környezettől függően a rendszerek körülményei igen zordak - por és egyéb érdekes meglepetések a hulladékban. E körülmények ellenére a rendszereknek képesnek kell lenniük a hulladék gyors és megbízható szétválasztására. Az új "FastPicker" rendszerhez olyan siklócsapágyakat kerestek, amelyek ellenállnak a tengelyes gyorsítás során fellépő nagy torziós erőknek. A fejlesztők 3D-nyomtatott siklócsapágyakkal álltak elő, amelyeket alumínium tengelyekre szereltek, és amelyek hornyolt profillal rendelkeznek, hogy megakadályozzák a forgást. A siklócsapágyak 3m/s lineáris sebességet is kibírnak radiális és axiális gyorsulások mellett. A 3D nyomtatás nagy tervezési szabadságának köszönhetően a siklócsapágyak geometriáját a hornyolt alumínium tengelyhez lehetett igazítani. A következő lépés az additív gyártás volt az úgynevezett Rapid Tooling fröccsöntő szerszámban, hogy ki lehessen használni a fröccsöntés anyagi sokszínűségét.

A finnországi ZenRobotics új "FastPicker" hulladékválogató rendszerének tesztelési szakasza során gyorsan kiderült, hogy a klasszikus siklócsapágyak nem képesek ellenállni a tengelygyorsulás során fellépő torziós erőknek, ha a tömegközéppont nem a mozgó tengely középpontjában van. Kezdetben a forgást ütközőelemekkel kellett volna megállítani. Ezek azonban a nagy terhelés miatt gyorsan meghibásodtak. Az ütközőelemek mellett kezdetben az igus kínálatából származó szabványos siklócsapágyakat használtak a radiális és axiális gyorsulás elviselésére.

Végül speciális geometriájú igus siklócsapágyakat használtak. Ezeket először az iglidur i3 nagyteljesítményű műanyagból készítették lézerszinterezési eljárással, hogy illeszkedjenek a hornyolt alumínium tengelyre, és így megállítsák a forgást. Ezután a vállalat áttért a Rapid Toolingra, hogy a fröccsöntési eljárás anyagi sokszínűségét kihasználhassa. A Rapid Tooling vagy print2mold eljárás akár 80%-kal is csökkentheti a költségeket. A fröccsöntéshez szükséges szerszám néhány nap alatt elkészülhet, és azonnal használatra kész. A 3D nyomtatás által kínált tervezési szabadság ideális a siklócsapágyak különleges geometriájához.

A 3D nyomtatásban és a print2moldban egy dolog közös: kis darabszámból nyereségesek. Az alkatrészek gépi fröccsöntő szerszámokkal történő gyártása csak 10 000 darabnál nagyobb darabszámtól éri meg árban. Az alkalmazások tesztelési fázisában különösen a 3D nyomtatás képes lenyűgözni a nagy gyártási sebességgel és az azonnali használatra való készséggel. Az alkatrésztől függően 1-3 napon belül szállítható, és egyszerűen megrendelhető az online 3D nyomtatási szolgáltatásban. A ZenRobotics 3D-nyomtatott csapágyakat is használt az alumínium tengely első prototípusához, amely hornyolt profillal rendelkezik. A vállalat ezután a print2mold eljárást választotta, amelyben a fröccsöntőszerszámot 3D nyomtatással állítják elő. A döntő tényezők az anyagválaszték és a fröccsöntéssel járó alacsony fajlagos költségek voltak. A végleges csapágyak iglidur J2 anyagból készültek. Ebben az esetben a print2mold alkatrész az SLS-alkatrész (kb. 49 €/darab) mindössze tizedébe került, kb. 5 €/darab áron, és a szerszám is 100 darabból megtérült. A robusztus műanyag jó mechanikai jellemzőkkel rendelkezik, költséghatékony és jó médiaállósággal rendelkezik. Ezenkívül a beépített szilárd kenőanyagok feleslegessé teszik a siklócsapágyak külső kenését.

Ha a gyorsaság a lényeg, a 3D nyomtatás a megoldás a fröccsöntőszerszámok gyártására. A geometriától függően a nyomtatás körülbelül 12-24 órát vesz igénybe, és a szerszám utána azonnal használatra kész. A gyors szerszámkészítésként ismert print2mold eljárás lehetővé teszi a fejlett prototípusok és kis szériák költséghatékony gyártását. Ez 10 000 darabos mennyiségig (nincs minimális mennyiség) jövedelmezőbb, mint a mechanikusan gyártott fröccsöntőszerszámok. A kopásálló alkatrészek akár 80%-os költségcsökkentéssel is előállíthatók. A print2mold fröccsöntött alkatrészek minősége megegyezik a hagyományos fröccsöntési eljárással készült alkatrészekével. A fejlesztési folyamatok a print2mold eljárással jelentősen felgyorsíthatók, és a hagyományos fröccsöntés anyagválasztéka is megmarad.