Reservetandhjul modstår høje belastninger under brugen

• Hvad var behovet: Elastiske specialtandhjul for reparation af servomotorer i de tagmonterede vandkanoner på lufthavnsbrandbiler 
• Fremstillingsmetode: Lasersintring
• Krav: Økonomisk, stærkt fleksibel
• Materiale: iglidur® i3
• Branche: Erhvervskøretøjer
• Succes gennem samarbejde: Tandhjulene klarer de høje niveauer af stressbelastning og blev brugt til at reparere yderligere køretøjer. Det lykkedes virksomheden at undgå det omkostningstunge arbejde, som udskiftning af de komplette servomotorer ville have krævet.

Fraport AG's interne brandvæsen sikrer brandsikkerheden i Frankfurt am Main lufthavn. Dens lufthavnsbrandbiler har tagmonterede vandkanoner, der benytter en servomotor til at ændre  sprøjtedysens vinkel. Da vinklen også ændres, mens der sprøjtes vand, er belastningen på servomotoren betydelig. Efter ti års brug blev tandhjulene i kanonen slidte, så de tagmonterede kanoner skulle repareres.
 

For reparation af tagmonterede vandkanoner på brandbiler i lufthavne, behøvede det lokale brandvæsen for Fraport AG individuelle tandhjul der kunne modstå høje belastninger.

Problem

De bearbejdede polymere tandhjul anvendt i servomotor i tagmonteret vandkanon var blevet slidt efter ti års anvendelse og skulle udskiftes. Producenten anbefalede udskiftning af hele servomotoren, men dette var meget kostbart. Produktion af specialtandhjul ved konventionelle produktionsmetoder er ofte uøkonomisk og, grundet den komplekse geometri, ikke altid muligt. 

Løsning

Vedligeholdelsesteknikerne fra det lokale brandvæsen for Fraport AG fandt en ideel løsning i SLS polymer iglidur I3: som produktionsmetode, gør 3D print det muligt at producere individuelle og specielle komponenter både økonomisk og hurtigt. Specielt udviklet for krævende anvendelser i maskiner, indeholder iglidur polymerer faste smøremidler der gør dem mere slidstærke og reducerer vedligeholdelsesarbejde/-udgifter. De printede iglidur tandhjul opfyldte forventningerne og bruges nu i andre køretøjer i lufthavnen.  

Tandhjulene er monteret i en servomotor på en tagmonteret vandkanon. Denne motor ændrer vinklen på sprøjtedysen.

Tagmonterede vandkanoner på brandbiler i lufthavne skal modstå store belastninger under sprøjtning af vand.

Frankfurt lufthavn er den største lufthavn i Tyskland.  Internationalt er den også en af de førende lufthavne i Europa for passagerer og fragttrafik.  Med cirka 81.000 ansatte i cirka 450 selskaber, er det den største lokale arbejdsplads i Tyskland og en magnet for andre selskaber i det økonomisk vigtige Rhein Main område.  Med den høje tæthed af fly, køretøjer og privatbiler, er der altid noget at gøre for lufthavnens brandvæsen. For at kunne opfylde de af lovgivningen pålagte responstider, skal brandvæsenet være i stand til at nå ethvert sted på lufthavnen indenfor tre minutter. Personale og teknisk udstyr på de tre brandstationer på lufthavnens område er tilsvarende vigtigt.
 
De mere end 115 brandbiler på lufthavnsområdet inkluderer fjorten slukningskøretøjer.  Med deres tagmonterede vandkanoner, kan de sprøjte mindst 5.300 liter vand over en distance på 80 meter på et enkelt minut. Tilsvarende er belastningen på servomotorerne på disse kanoner meget høje da de styrer højden på vandstrålen ved skift at vinklen på dysen.  

Når højden ændres under sprøjtning, er belastningen af tandhjulene betydelig.

Printede tandhjul fremstillet af iglidur I3: anvendt med succes i lufthavnens brandslukningskøretøjer

To specialtandhjul fremstillet af robust plast er monteret i servomotoren. Efter ti års brug blev de slidt og krævede vedligeholdelse på de tagmonterede vandkanoner. Køretøjsproducenten foreslog vedligeholdelsesteknikerne, at hele servomotoren blev udskiftet, men det ville have været dyrt. I stedet for at udskifte den komplette servomotor, som ellers var fuldt funktionsdygtig, besluttede designingeniørerne at prøve en ny tilgang: Efter internetforskning opdagede de muligheden for holdbare tandhjul fremstillet af igus® med 3D print metoden og besluttede at teste den slidstærke iglidur® I3 plast. Tandhjulsdesign blev udført med den frit tilgængelige online CAD konfigurator. Dette gør det muligt at oprette skabeloner til 3D printede tandhjul hurtigt og nemt.

Produktionen med SLS metoden tog mindre end tre dage, hvilket betød, at brandvæsenet hurtigt kunne begynde at teste de nye tandhjul. Testen viste, at iglidur® I3 tandhjul kunne modstå de høje belastninger de blev udsat for. Vedligeholdelsesteknikerne kunne bestille tandhjul for yderligere køretøjer. Yderst tilfredse med materialekvaliteten og den hurtige service bad de straks om, at en ekstra komponent til styring af de pneumatiske lufthavnsbrandbilers døre blev printet og testet. Den printede applikation blev også opfyldt og benyttes nu i brandvæsenets flåde i lufthavnen i Frankfurt.

For 3D print af tandhjul, er der næsten ingen begrænsninger for geometrier. Med vores 3D printservice, kan tandhjul printes økonomisk i mængder fra 1 til 10.000 på 1 til 3 dage.

Hvorfor printe tandhjul fremstillet af iglidur I3?

iglidur materialer specielt udviklet til bevægelige maskindele er kendetegnet ved meget høj slidstyrke og de inkluderede faste smøremidler. De benyttes til produktion af komponenter ved hjælp af sprøjtestøbning, additiv produktion og bearbejdning af stangmateriale. iglidur I3 blev udviklet som polymerpulver for produktion af komponenter med lasersintring metode og er kendetegnet ved sin meget høje slidstyrke og styrke. Det er ikke uden grund at dette materiale er den uovertrufne bestseller blandt igus 3D printmaterialerne.
 
Takket være dets mekaniske egenskaber, er iglidur I3 specielt egnet til cylindriske tandhjul og koniske skrueskårne tandhjul samt alle andre tandhjulsformer. iglidur I6 er kun anbefalet for 3D printede snekkehjul, da denne polymer er udviklet for øget glideevne. Levetiden for printede tandhjul fremstillet af iglidur I3 i henhold til indtastede applikationsparametre kan fastlægges nemt og hurtigt online i levetidsberegner for tandhjul. Den meget lange levetid for tandhjul fremstillet af iglidur I3 sammenlignet med normale plasttandhjul er testet og prøvet på vores testlaboratorium.  
 
En af de store fordele ved 3D print som metode for produktion af tandhjul er fleksibiliteten for tandrødders geometrier. Tandrodsradius kan optimeres og tandhjulets levetid forbedres. I tilfælde af mekanisk produktion, er en sådan optimering normalt ikke mulig på grund af værktøjsdimensioner. For direkte design af tandhjul med optimeret tandrod, anbefaler vi vores gratis CAD konfigurator.