3D print for fuldautomatiske kaffemaskiner - lang levetid for en automatisk kopholderjustering

• Hvad der var brug for: Komponenter til mekanikken i en automatisk justering af kopbordet på en fuldautomatisk kaffemaskine
• Fremstillingsproces: selektiv lasersintring
• Krav til komponenterne: Fødevareoverensstemmelse, stabilitet, styrke, gode køreegenskaber, dimensionsnøjagtighed
• Materiale: iglidur® i6
• Branche: salgsautomater
• Succes gennem samarbejde: høj slidstyrke, sejhed og levetid

Et overblik over anvendelsen:
Indtil nu er kopbordet på fuldautomatiske kaffemaskiner blevet justeret til kopstørrelsen i hånden. Projektteamet på Ansbach School of Mechanical Engineering udviklede et motoriseret, bevægeligt kopbord med sensorkontrolleret højdejustering til fuldautomatisk justering af dette bord. En motor, en 3D-printet travers og en 3D-printet spindel blev brugt til mekanikken i højdejusteringen. De 3D-printede komponenter, der er fremstillet af den højtydende plast iglidur® i6, har meget gode køreegenskaber samt høj styrke og levetid.

Højden på kopbordet i en fuldautomatisk kaffemaskine blev tidligere altid kun justeret manuelt til kopstørrelsen, og derfor søgte man en automatisk løsning til justeringen. Et team fra Ansbach School of Mechanical Engineering udviklede en motoriseret mekanisme til et højdejusteringssystem, der styres af sensorer, og hvor man stadig manglede at finde de rette materialer til "traverse - spindel" konceptet. Kravene til konceptet var meget gode køreegenskaber mellem traversen og spindlen samt pålidelig dimensionsnøjagtighed for at opretholde dimensionerne i den fuldautomatiske kaffemaskine. Samtidig skulle materialerne være designet til fødevarekontakt og koppernes samlede vægt.

Projektteamet fandt den perfekte partner i igus® GmbH fra Köln. I samarbejde med Tom Krause, der er leder af additiv fremstilling, lykkedes det i første omgang at fremstille en prototype af det mekaniske koncept ved hjælp af 3D-printning. Der blev brugt den højtydende polymer iglidur® i6, som er udviklet af igus® specielt til lasersintring, og som især imponerede teamet på grund af sin høje styrke, dimensionsnøjagtighed og køreegenskaber. Efter at have revideret og forbedret konceptet blev alle komponenterne bestilt via 3D-print-tjenesten. Ud over de allerede nævnte specifikationer imponerede mekanikerne også med deres høje slidstyrke og opmærksomhed på detaljer. Det var også særligt nyttigt, at der ikke kræves noget værktøj til lasersintringsprocessen, og at komponenterne kan fremstilles effektivt uden minimumsordreantal.

Udtrykket fuldautomatisk kaffemaskine henviser hovedsageligt til den fuldautomatiske proces med kaffetilberedning. Problemet med, at forskellige kopstørrelser kræver forskellige højdeindstillinger for det integrerede kopbord, er hidtil blevet løst manuelt. Et projektteam fra Ansbach School of Mechanical Engineering har udviklet et automatisk og praktisk justeringssystem til kopbordet for at sikre, at den fuldautomatiske kaffemaskine lever op til sit navn. Det bruger sensorer til at bestemme højdejusteringen, som derefter sætter en motoriseret mekanisme bestående af en 3D-printet spindel og en tværbjælke, der er fastgjort til kopbordets kobling, i bevægelse. Sensorerne måler afstanden mellem koppens øverste kant og den nederste kant af drikketuden og genkender højden på gennemsigtige og uigennemsigtige kopper. Software bruges derefter til at styre motoren, indtil den angivne afstand er nået.

Den tribologisk optimerede og meget slidstærke iglidur i6-plast blev brugt til mekanismen. Driftsegenskaberne for spindel-akselendestøtten var en afgørende faktor, der fik teamet til at vælge dette materiale. Igus-materialerne er meget vigtige, især til salgsautomater. Integrerede faste smøremidler gør ekstern smøring unødvendig. Det giver blandt andet mulighed for en hygiejnisk drift. Materialet, som er specielt udviklet til lasersintring, har en meget længere levetid end konventionel plast.