A 3D nyomtatott lánckerekekkel hangtalanul suhannak az elektromos kerékpárok

• Megoldandó probléma: műanyag fogaskerék
• Gyártási eljárás: szelektív lézer-szinterezés (SLS)
• Követelmények: nagy kopásállóság, jó csúszási tulajdonságok, hosszú élettartam
• Alapanyag: iglidur I3
• Iparág: kerékpárok
• Sikeres együttműködés: az alkatrész gyorsan konfigurálható az online 3D nyomtatási szolgáltatásban, csendesebb működés, mint a fém esetében

Az alkalmazásról röviden:
Az elektromos kerékpárok egyre könnyebbek és csendesebbek. Használat közben szinte egyáltalán nem hallani motorzajt. A találékony feltalálók, mint Lars Hartmann a Reichshof-tól azonban nem érik be ennyivel. A kerékpárlánc zörgése túl hangosnak bizonyult a számára. A fém lánckerék, amely vezette a láncot és megakadályozta, hogy az a vázhoz érjen, hatalmas zajt csapott. A probléma megoldásán tűnődve eszébe jutott az igus ajánlata, amellyel egy vásáron találkozott: A 3D nyomtatási szolgáltatás, melynek segítségével egyedi alkatrészek költséghatékonyan gyárthatóak 3D nyomtatással.
 

Az iglidur I3-ból készült 3D nyomtatott műanyag fogaskerék használatban

Probléma

A szabványos fém lánckerék hatalmas zajt csapott az elektromos kerékpáron. A láncot egy fém lánckerék vezette meg, hogy ne érjen hozzá a vázhoz. A súrlódási zajok miatt azonban az e-bike úgy zörgött mint egy traktor. Így Lars Hartmann nekiállt olyan anyagot keresni, amely ugyanolyan futási tulajdonságokkal rendelkezik, mint a fém lánckerék, de lényegesen halkabb. Az anyaggal szemben támasztott további követelmények a jó csúszási tulajdonságok és a hosszú élettartam, valamint a fémekkel való kölcsönhatás során fennálló nagy kopásállóság voltak.

Megoldás

A keverő-, diszpergáló- és finomcsiszoló rendszereket gyártó VMA Getzmann GmbH-nál végzett munkája keretében olyan gépalkatrészeket tesztelt, amelyeket az igus 3D nyomtatási szolgáltatásával gyártottak. Az eredmények olyan jók voltak, hogy Lars Hartmann fontolóra vette, hogy az e-bike-hoz is nyomtatott alkatrészeket használjon. Ez kiváló megoldásnak bizonyult a hobbiszintű felhasználó számára: „A hagyományos eljárással, fémből készülő lánckerék meglehetősen hangos. Megrajzoltuk a kerekeket és az igus-nál kinyomtattuk iglidur I3 anyagból. A kész alkatrészt gyorsan és könnyen megkaptuk. A 3D nyomtatási szolgáltatást  használtuk a feltöltésre, anyagkiválasztásra és a szükséges mennyiség megrendelésére.“ A lánckerék már hónapok óta használatban van két bicikliben – a zajszint pedig jelentősen csökkent, számol be Hartmann.

Optimális kopási és szilárdsági jellemzők

Az itt alkalmazott iglidur I3 anyag ipari és a kis szériás gyártáshoz is kiválóan alkalmas. Az anyagot kedvező kopási és szilárdsági paraméterek jellemzik, feldolgozása pedig szelektív lézerszinterezéssel (SLS) történik.

Ezenkívül az igus az iglidur I6-ot a különösen magas kopásállóságot és a hosszú élettartamot szem előtt tartva fejlesztette ki. A tesztek során a nagy teljesítményű műanyag felülmúlja a megmunkált fogaskerekeket, amelyek olyan elterjedt anyagokból készültek, mint a POM és a PBT. Egy 5 Nm nyomatékú és 12 ford./perc fordulatszámú csigakereket teszteltek. Az iglidur I6 SLS anyagból készült fogaskerék a teszt végeztével, azaz egymillió ciklus után, kismértékű kopást mutatott és továbbra is teljesen működőképes volt. Ez lényegesen felülmúlta a megmunkált fogaskerekeket – a POM fogaskerekek már 621 000 ciklus után teljesen elkoptak, míg a mart PBT fogaskerekek mindössze 155 000 ciklus alatt eltörtek. Szintén a teszt része: PA12 lézerszinterező anyagból készült fogaskerék. Magas súrlódási együtthatója miatt 521 ciklus után leállt.

Balra: POM fogaskerék, meghibásodás 621 000 ciklus után
Jobb oldalon: iglidur® I6 fogaskerék, alacsony kopás 1 millió ciklusnál

Könnyen konfigurálható

A tervezők kihasználhatják az igus fogaskerék konfigurátor előnyeit, mely lehetővé teszi egyedi fogaskerekek vagy lánckerekek konfigurálását, akár szokatlan méretekben is. Mindössze a kívánt fogaskerék méreteit kell megadni néhány lépésben, (például meg kell határozni a fogmodul jellemzőit, a fogak számát, illetve a furat szélességét és belső átmérőjét). Ezt követően megjelenik egy 3D modell, amely STEP-fájlként exportálható. A fájlt az igus 3D nyomtatási szolgáltatásába feltöltve a rendkívül tartós fogaskerekek lézerszinterezéssel történő gyártására kifejlesztett iglidur i6 anyagból készülő fogaskerekek közvetlenül megrendelhetők. A felhasználó egyetlen kattintással megrendelheti a fogaskereket (minimális rendelési mennyiség nélkül), de egyedi árajánlatot is kérhet. Az egyedi alkatrész mindössze három napon belül szállításra kész.

 

Az igus fogaskerék-konfigurátora segítségével egyszerűen konfigurálhat fogaskerekeket