A fogaskerekek bírják a nagy terhelést használat közben

• Megoldandó probléma: Ellenálló speciális fogaskerekek repülőtéri tűzoltókocsik tetőre szerelt vízágyújának szervómotorjaihoz 
• Gyártási eljárás: Lézerszinterezés
• Követelmények: Költséghatékonyság, ellenállóképesség
• Anyag: iglidur® i3
• Iparág: Haszongépjárművek
• Sikeres együttműködés: A fogaskerekek remekül birkóznak meg a nagy terheléssel és további gépjárművek javításához is használták őket. A cégnek sikerült elkerülnie a komplett szervomotorok cseréjével járó költséges javítási munkálatokat.

A Fraport AG helyszíni tűzoltósága gondoskodik a tűzbiztonságról a Frankfurt am Main-i repülőtéren. Repülőtéri tűzoltóautóik tetőre szerelt vízágyúkkal rendelkeznek, amelyek szervomotor segítségével változtatják a permetezőfúvóka szögét. Mivel a szög a vízpermetezés közben is változik, a szervomotor terhelése jelentős. Tíz év használat után az ágyú fogaskerekei elkoptak, így a tetőre szerelt ágyúkat javítani kellett.
 

A javítási munkálatokhoz a Fraport AG helyszíni tűzoltócsapatának olyan egyedi fogaskerekekre volt szüksége, amelyek kibírják a nagy terhelést.

Probléma

Tíz évnyi használat után a tetőre szerelt vízágyúkban található megmunkálással készült fogaskerekek elhasználódtak, ezért cserélni kellett őket. A gyártó a teljes szervómotor cseréjét javasolta, de ez rendkívül költséges lett volna. Az egyedi fogaskerekek hagyományos eljárásokkal történő gyártása gyakran nem gazdaságos, és a komplex geometriák miatt nem is mindig lehetséges. 

Megoldás

A Fraport AG helyszíni tűzoltócsapatának karbantartási technikusai ideális megoldásra leltek az iglidur I3 polimerben: a 3D nyomtatási eljárással az egyedi és különleges alkatrészek gyártása gyorsan és költséghatékonyan megoldható. A nagy elvárásokat támasztó alkalmazásokhoz kifejlesztett iglidur polimerek szilárd kenőanyagot tartalmaznak, mely révén tartósabbak, és a karbantartási munkák és az ezekre fordított költség is csökken. A nyomtatott iglidur fogaskerekek beváltották a hozzájuk fűzött reményt és már más járművekben is alkalmazzák őket a repülőtéren.  

A fogaskerekeket egy tűzoltókocsi tetőre szerelt vízágyújának szervómotorjába szerelték be. Ez a motor változtatja a vízsugarat kilövellő fúvóka szögét.

A repülőtéri tűzoltókocsik tetőre szerelt vízágyúinak a vízsugár kilövellése közben hatalmas terhelést kell elviselni.

A frankfurti repülőtér Németország legnagyobb reptere.  Nemzetközi szinten is Európa egyik legnagyobb utas- és teherforgalmi repülőtere.  450 cég körülbelül 81 000 munkavállalójával Németország legnagyobb ipari parkja, amely mágnesként vonzza a cégeket a gazdaságilag jelentős Rajna-Majna nagyvárosi régióba.  Tekintve a repülőgépek, haszongépjárművek és személyautók tömkelegét, a repülőtéri tűzoltócsapat nem unatkozik. Hogy megfeleljenek a törvényben előírt reagálási időkeretnek, a tűzoltócsapatnak a reptér legtávolabbi szegletébe is ki kell érnie három perc alatt. A repülőtér három tűzoltóállomásának személyzete és technikai felszereltsége tehát kulcsfontosságú.
 
A több, mint 115 repülőtéri tűzoltójármű között tizennégy darab oltóautó teljesít szolgálatot.  Tetőre szerelt vízágyúikkal 5 300 liter vizet tudnak 80 méter távolságba juttatni, mindössze egy perc alatt. Ebből következik, hogy a vízágyúk szervómotorjainak terhelése nagyon nagy, mivel a fúvókák szögének állítása révén a vízsugár magasságát vezérlik.  

A vízsugár kilövése alatt történő magasságállítás jelentős terhet ró a fogaskerekekre.

Nyomtatott fogaskerekek iglidur I3-ból: használat közben is bizonyítanak repülőtéri tűzoltókocsikban

A szervómotorban két, speciális, strapabíró műanyag fogaskerék található. Ezek a tíz évnyi használat során elhasználódtak, ami szükségessé tette a tetőre szerelt vízágyúk karbantartását. A járműgyártó a teljes szervomotor cseréjét javasolta, de ez költséges lett volna. Az egyébként teljesen működőképes szervomotor cseréje helyett a tervezőmérnökök inkább új megközelítést választottak: az interneten keresgélve megtudták, hogy az igus 3D nyomtatási eljárással gyárt tartós fogaskerekeket, és elhatározzák, hogy kipróbálják a kopásálló iglidur I3 polimert. A fogaskerekek tervezése a szabadon elérhető online CAD konfigurátorral történt. Ez lehetővé teszi a 3D nyomtatott fogaskerekek sablonjainak gyors és egyszerű létrehozását.

Az SLS-módszerrel történő gyártás kevesebb mint három napot vett igénybe, ami azt jelentette, hogy a tűzoltóság gyorsan megkezdhette az új fogaskerekek tesztelését. A tesztekből kiderült, hogy az iglidur I3-ból készült fogaskerekek bőven kibírják a rájuk eső terhelést. A karbantartási technikusok így már további járművekhez is tudtak fogaskerekeket rendelni. Mivel kifejezetten elégedettek voltak az anyagok minőségével és a gyors és egyszerű szolgáltatással, azonnal megbíztak minket egy további alkatrész nyomtatásával és tesztelésével is, amely a repülőtéri tűzoltókocsik pneumatikus ajtaját vezérli. Ez a nyomtatott alkatrész is bevált, és már használatban is van a frankfurti repülőtér tűzoltócsapatának flottájában.

A fogaskerekek 3D nyomtatása során szinte nincsenek határok, ha a geometriáról van szó. 3D nyomtatási szolgáltatásunkkal fogaskerekek nyomtathatók 1-től 10 000 darabos mennyiségig, költséghatékonyan, akár három napon belül.

Milyen érvek szólnak az iglidur I3 anyagból nyomtatott fogaskerekek mellett?

Az iglidur anyagokat kifejezetten mozgó alkatrészekhez fejlesztették ki, a nagyon magas kopástűrés és az anyagban lévő szilárd kenőanyagok fontos jellemzői. Az iglidur anyagok alkalmasak fröccsöntési, additiív gyártási és rúdanyagból történő megmunkálási eljárásokhoz. Az iglidur I3 poranyagot lézerszinterezési eljáráshoz fejlesztettük ki, jellemzője a nagyfokú kopásállóság és a teherbírás. Nem véletlen, hogy ez az alapanyag az igus 3D nyomtatási anyagai között az egyértelmű bestseller.
 
Mechanikai tulajdonságainak köszönhetően az iglidur I3 különösen alkalmas homlokfogaskerekek, spirális kúpkerekek illetve egyéb fogaskerék formák alapanyagául. Az iglidur I6-otcsak 3D nyomtatott csigakerekek alapanyagaként javasoljuk, mivel ezt az anyagot a fokozott siklásra fejlesztettük ki. Az, hogy meddig fogja bírni egy iglidur I3-ból nyomtatott fogaskerék, gyorsan és egyszerűen meghatározható online fogaskerék-élettartam kalkulátorunk segítségével az alkalmazás paramétereinek megadásával. A más műanyagokból készült műanyagokhoz viszonyítva az iglidur I3 fogaskerekek élettartama kiemelkedően hosszú -ezt tesztlaboratóriumunkban teszteltük és bizonyítottuk.  
 
A 3D nyomtatási gyártási eljárás egyik nagy előnye a fogaskerekek gyártása során a foggeometriák rugalmas kezelése. A fogtő geometriájának optimalizálásával a fogaskerék élettartama növelhető. A mechanikus megmunkálás során ilyen optimalizációra általában - a szerszám méretéből adódóan - nincs lehetőség. Fogaskerekek direkt optimalizált foggeometriával tervezhetők ingyenes CAD konfigurátorunkkal.