Forbløffende god kvalitet på 3D printede reservedele til veteranbiler

• Hvad var behovet: Erstatning af snekkegear i speedometeret på en veteranbil
• Produktionsmetode: Selektiv lasersintring med lasersintringspulver
• Krav: Holdbarhed, præcision, lav pris
• Materiale: iglidur® i6
• Branche: Automobilindustrien
• Succes gennem samarbejde: Fremragende præcision; ingen slid; hurtig, økonomisk fremstilling; ingen smøring

Et overblik over applikationen:
At finde reservedele til veteranbiler er normalt svært, hvis ikke umuligt. Det er et velkendt problem og især hårdt for eksotiske køretøjer og sjældne modeller. Dr. Jörg Pühler, ejeren af en Stanley 750B fra 1924, ledte efter en reservedel til kilometertælleren i sit speedometer.
Den oprindelige del var blevet fuldstændig ødelagt på grund af slid og det arbejde, der blev udført på bilen af den tidligere ejer. igus® online 3D printservice leverede et middel: Den nødvendige aksel med snekkegear og tandhjul blev printet hurtigt og økonomisk fra den slidstærke iglidur® i6 lasersintringsplast.
 

Sammenligning af metalsnekke (gammel) og 3D printet polymer snekke fremstillet af iglidur I6 (ny). Kilde: Dr. Jörg Pühler

Problem

I Stewart Warner speedometeret, fungerede tandhjulet på første mellemaksel der arbejder mod snekken på indgangsakslen ikke længere.  Tandhjulet havde ikke længere indgreb i snekken. På grund af det udførte arbejde på speedometeret ved den tidligere ejer, var det umuligt at fastlægge de korrekte dimensioner. Produktionen af en reservedel krævede flere forsøg og et materiale der var stabilt, tillod høj præcision og var egnet til kontinuerlig drift.  

Løsning

Ved hjælp af igus 3D printservice blev der fremstillet en fuldt fungerende reservedel af iglidur I6. Takket være hurtig og økonomisk produktion med lasersintring metoden, var det en nem opgave for ejeren af veteranbilen at teste flere varianter af komponenten i praksis. Takket være den anvendte højtydende polymer med inkluderede faste smøremidler, skulle komponenten ikke længere smøres. Selv efter mere end 2.000 miles var der ingen tegn på slitage.  

Hvorfor blev snekken i speedometeret slidt?

Speedometeret i en Stanley 750B veteranbil fremstillet i 1924 fungerede ikke længere - kilometertælleren var defekt. Årsagen til defekten blev fundet af ejeren som tandhjulet der var anbragt på første mellemaksel og arbejdede mod snekken på indgangsakslen. På grund af slitagen, havde tandhjulet ikke længere kontakt med snekken.
 
Problemet opstod ved den tredelte mekanisme for kilometertæller: rullerne havde et aksialt spil på ca. 0,2 mm og der var ingen skive der pressede rullerne mod hinanden. Nogle gange kom et lille tandhjul i klemme mellem rullerne og blokerede tællermekanismen. En let buet, 0,1 mm tyk messingskive blev monteret på siden og eliminerede det aksiale spil, så blokering ikke længere opstod.

For Stewart Warner's speedometer, Chicago, type M-9 , var det ikke muligt at købe reservedele i starten. Kilde: Dr. Jörg Pühler

Flere forsøg på at finde en fungerende reservedel

Efter eliminering af årsagen til defekten, var det muligt at arbejde på konstrukktionen af en reservedel. Ved hjælp af FreeCAD software skabte Dr. Pühler en CAD fil med en 3D model af komponenten der var brug for. Den første bestilling gennem igus 3D printservice blev behandlet uden komplikationer og den færdige del blev modtager efter nogle få dage. 
 
Materialet var stabilt og selv den mindste detalje blev reproduceret perfekt. Akslen passede direkte i lejerne og snekken for udgangen passede præcist. Det viste sig dog at det originale tandhjul var så slidt at de anslåede dimensioner for tandhjulet var for små.  

Skaden på den originale komponent var så stor at det ikke var muligt at fastlægge dimensionerne korrekt. Kilde: Dr. Jörg Pühler

Test af 3D printet reservedel: vil den bestå udholdenhedstesten?

Der var kun et parameter i CAD modellen der skulle ændres, hvorefter den anden version blev sendt til print.  Den anden komponent fungerede ganske godt og bestod en kort udholdenhedstest. Da den begyndte at udvise en lille fejlfunktion ved lave omdrejninger, var der dog brug for en tilpasning af tandhjul og gevindstigning. Den tredje komponent fungerede perfekt og passede korrekt.
 
En stor fordel ved additiv produktion er at ændringer kan implementeres hurtigt og nemt. Tilpasningen af den digitale model samt den bekvemme online bestillingsproces og hurtige produktion gør det muligt at implementere tilpasninger af prototyper og reservedele hurtigt og økonomisk.
 
Det sværeste ved produktion af reservedele med 3D print er ofte oprettelsen af en egnet 3D model. Der er mange guider på internet og gratis online værktøjer til oprettelse af CAD modeller. På igus website er der også flere gratis CAD konfiguratorer som de uerfarne brugere kan benytte til blandt andet tandhjul, lejer og trapezformede føringsskruemøtrikker. Personer der ikke ønsker at udføre dette arbejde selv kan finde hjælp til designet af 3D printede reservedele på websites for online workshops for amatører og andre initiativer for reparation.  

Testbænk ─ test af 3D printet snekke fremstillet af iglidur I6 Kilde Dr. Jörg Pühler

Forbløffende god kvalitet på 3D printede reservedele til veteranbiler

Efter grundig test af akslen i testbænken, blev den monteret i speedometer, der igen blev monteret i veteranbilen igen. En væsentlig fordel ved iglidur i6 er de faste smøremidler, der er inkorporeret i plasten, da det er takket være dem, at brugeren ikke behøver at smøre komponenterne - selv hvis den interagerende del er lavet af metal. 

Efter at have været i brug i mere end 2.000 miles er det trykte snekkegear fortsat i god stand uden nogen tydelige tegn på slitage. De lette spor af metalnedslidning der kan ses på billedet, stammer fra den drivende snekke og blev forårsaget under startfasen, men er ikke ændret mærkbart under den yderligere brug.

Selv efter 2.000 miles, udviser snekken ingen tegn på slitage. Kilde: Dr. Jörg Pühler