Tech Up, Cost Down - Med 3D print og print2mold for lavere enhedsomkostninger og længere levetid for glidelejer

• Hvad der var brug for: Glideleje med særlig geometri
• Fremstillingsproces: Selektiv lasersintring & print2mold
• Krav: Gode glideegenskaber med parringspartneren aluminium, høj slidstyrke ved høje hastigheder, kompleks geometri
• Materiale: iglidur i3 (SLS) & iglidur J2 (p2m)
• Branche: Anlæg til affaldssortering
• Succes gennem samarbejde: Høj levetid med stor belastning, markant reducerede enhedsomkostninger, stor 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 hører til dagens orden. På trods af disse forhold skal systemerne kunne sortere affaldet hurtigt og pålideligt. Til det nye "FastPicker" system søgte man efter 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 store designfrihed i 3D-printning var det muligt at tilpasse glidelejernes geometri til den rillede aluminiumsakse. Næste skridt var additiv fremstilling i det såkaldte Rapid Tooling-sprøjtestøbeværktøj for at kunne udnytte materialediversiteten ved sprøjtestøbning.

Under testfasen af et nyt "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 stoppes af stopelementer. Disse svigtede dog hurtigt på grund af den tunge 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 iglidur i3-plast ved hjælp af lasersintringsprocessen for at passe på den rillede aluminiumsakse og dermed stoppe rotationen. Derefter skiftede virksomheden til Rapid Tooling for at udnytte materialediversiteten i sprøjtestøbningsprocessen. Rapid Tooling- eller print2mold-processen kan også reducere omkostningerne med op til 80%. Formen til sprøjtestøbning kan produceres i løbet af få dage og er straks klar til brug. Den designfrihed, som 3D-printning giver, gjorde den ideel til glidelejernes særlige geometri.

3D-print og print2mold har én ting til fælles: De er rentable fra et lille antal enheder. Produktion af komponenter med maskinfremstillede sprøjtestøbeværktøjer kan først betale sig prismæssigt fra en mængde på mere end 10.000 komponenter. I testfasen af applikationer kan især 3D-printning imponere med sin høje produktionshastighed og umiddelbare klarhed til brug. Afhængigt af komponenten er den klar til at blive sendt på 1 til 3 dage og kan nemt bestilles hos online 3D-print-tjenesten. ZenRobotics brugte også 3D-printede lejer til en første prototype af aluminiumsaksen med en rillet profil. Virksomheden valgte derefter print2mold-processen, hvor sprøjtestøbeværktøjet produceres ved hjælp af 3D-printning. De afgørende faktorer var de mange forskellige materialer og de lave enhedsomkostninger i forbindelse med sprøjtestøbning. De endelige lejer blev fremstillet af iglidur J2. I dette tilfælde kostede print2mold-komponenten kun en tiendedel af SLS-komponenten (ca. 49 €/stk.) med omkring 5 €/stk., og formen tjente sig selv ind fra 100 stk. Den robuste plast har gode mekaniske specifikationer, er omkostningseffektiv og har god mediebestandighed. Desuden gør de integrerede faste smøremidler ekstern smøring af glidelejerne overflødig.

Når det skal gå hurtigt, er 3D-print løsningen til fremstilling af en sprøjtestøbeform. Afhængigt af geometrien tager printningen ca. 12-24 timer, og værktøjet er klar til brug umiddelbart efter. Print2mold-processen, kendt som Rapid Tooling, muliggør omkostningseffektiv produktion af avancerede prototyper og små mængder. Den er mere rentabel i mængder på op til 10.000 (ingen minimumsmængde) end mekanisk fremstillede sprøjtestøbeforme. Slidstærke dele kan produceres med en omkostningsreduktion på op til 80%. Kvaliteten af print2mold-sprøjtestøbte dele er den samme som ved den konventionelle sprøjtestøbningsproces. Udviklingsprocesser kan accelereres meget ved hjælp af print2mold-processen, og materialevariationen ved almindelig sprøjtestøbning bevares også.