Tech up, cost Down - lave enhedsomkostninger og længere levetid for glidelejer med 3D-print og sprøjtestøbning

• Hvad var der brug for: glidelejer med særlig geometri
• Fremstillingsproces: selektiv lasersintring og sprøjtestøbning
• Krav: gode glideegenskaber med parringspartneren aluminium, høj slidstyrke ved høje hastigheder, kompleks geometri
• Materiale: iglidur i3 (lasersintring) og iglidur J2
• Industri: anlæg til affaldssortering
• Succes gennem samarbejde: lang levetid på trods af høje belastninger, betydeligt reducerede enhedsomkostninger, høj grad af designfrihed

Et overblik over applikationen:
Den finske virksomhed ZenRobotics fremstiller industrielle, AI-styrede affaldssorteringssystemer, der sikrer automatisk, hurtig og sikker affaldssortering af høj kvalitet i hele verden. Afhængigt af miljøet er forholdene for systemerne meget barske - støv og andre interessante overraskelser i affaldet er daglige begivenheder. På trods af disse forhold skal systemerne kunne sortere affaldet hurtigt og pålideligt. Til det nye "FastPicker" system var der brug for glidelejer, der kunne modstå de høje torsionskræfter, der opstår under aksial acceleration. Udviklerne fandt frem til 3D-printede glidelejer, der er monteret på aluminiumsakser med en rillet profil for at forhindre rotation. Glidelejerne kan modstå lineære hastigheder på 3 m/s med radiale og aksiale accelerationer. Takket være den høje grad af designfrihed i 3D-printning var det muligt at tilpasse glidelejernes geometri til den rillede aluminiumsakse. Næste skridt var at fremstille et sprøjtestøbeværktøj for at udnytte materialediversiteten ved sprøjtestøbning.

Under testfasen af det nye "FastPicker" affaldssorteringssystem fra ZenRobotics i Finland blev det hurtigt klart, at klassiske glidelejer ikke kan modstå torsionskræfterne under aksial acceleration, hvis massemidtpunktet ikke befinder sig i midten af den bevægelige akse. Oprindeligt skulle rotationen forhindres af stopelementer. Disse svigtede dog hurtigt på grund af den store belastning. Ud over stopelementerne blev der oprindeligt brugt standardglidelejer fra igus-sortimentet til at modstå den radiale og aksiale acceleration.

I sidste ende blev der brugt igus-glidelejer med en særlig geometri. De blev først fremstillet af den højtydende plast iglidur i3 via lasersintring. På den måde passede de på den rillede aluminiumsakse og stoppede dermed rotationen. Derefter blev der produceret en sprøjtestøbeform i henhold til den særlige geometri, så det var muligt at bruge materialevarianten til sprøjtestøbning. Det resulterede i en omkostningsreduktion på op til 80%.

3D-print og sprøjtestøbning adskiller sig ofte med hensyn til deres omkostningseffektivitet: 3D-printning kan ofte betale sig fra et lille antal enheder. Produktion af komponenter med maskinfremstillede sprøjtestøbeforme kan først betale sig fra en mængde på mere end 10.000 komponenter. 3D-printning scorer især point i testfasen af applikationer med sin høje produktionshastighed og umiddelbare klarhed til brug. Afhængigt af designet er delene klar til at blive sendt på en til tre dage og kan nemt bestilles i online 3D-print-tjenesten. Til sin prototype brugte ZenRobotics også 3D-printede glidelejer til aluminiumsaksen med en rillet profil. Virksomheden besluttede derefter at producere komponenterne i større mængder ved hjælp af sprøjtestøbning. De afgørende faktorer var de mange forskellige materialer og de lave enhedsomkostninger, der er forbundet med sprøjtestøbning. De endelige glidelejer blev fremstillet af iglidur J2. Med en pris på ca. 5 euro pr. styk kostede den sprøjtestøbte komponent kun en tiendedel af SLS-delen (ca. 49 euro pr. styk), og værktøjet var tjent ind efter 100 styk. Den robuste plast har gode mekaniske specifikationer, er omkostningseffektiv og har en god modstandsdygtighed over for medier. Desuden gør de integrerede faste smøremidler ekstern smøring af glidelejerne overflødig.