Fra prototype til slutprodukt - installationsklare kuglelejer fra 3D printeren

• Hvad var behovet: Glidelejer til styresystemet i det 3D printede køretøj
• Produktionsmetode:Filamentekstrudering (FDM)
• Krav: Lille spil, høj styrke, høj slidstyrke
• Materiale: iglidur I150
• Branche: Automobilindustrien
• Succes fra samarbejdet: God overfladekvalitet, hurtigere produktion takket være værktøjsfri 3D print, mere tid til udvikling, lille eller ingen lejespil

 
Et overblik over applikationen:
Virksomheden Scaled 3D fra Storbritannien har udviklet et firehjulet køretøj i sit "Chameleon" -projekt, der udelukkende består af 3D printede komponenter. Under køretøjets tests tiltrak styresystemets design negativ opmærksomhed. Styrelejerne havde for meget spil og masser af slid. For at applikationen skulle forblive fuldt 3D printet, begyndte virksomheden at lede efter et stærkt, slidstærkt materiale, der ville være bedre egnet til lejepunkterne. Efter forskellige tests i store og små formater med iglidur® i150 tribofilament® designede udviklingsteamet endelig et femdelt glideleje, der havde meget lidt frigang og var betydeligt mere slidstærkt end lejer lavet af konventionel plast. Dette sikrede, at lejet fortsat kunne komme direkte fra en 3D printer.
 

"Chameleon" -projektet fra Scaled 3D, et britisk firma, havde til formål at udvikle et køretøj fuldt ud fra 3D printeren.

Problem

Køretøjets styresystem havde for meget frihøjde og blev hurtigt upræcist. Det risikerede også at blive slidt op hurtigt. Så der måtte laves styrelejer med meget mindre spil, der ville passe ind i den eksisterende form på resten af køretøjet. Almindelig lejedybde måtte ikke overstige 20 mm. Det nederste af de to lejer skulle også have en delt indre ring for at muliggøre montering med ratstammen, som har to sæt radiale bolte i hver ende. Komponenterne skulle også have betydeligt større styrke end de tidligere installerede lejer fremstillet af standard PLA.
 

Løsning

Scaled 3D fandt det perfekte materiale til sit "Chameleon"-projekt i det tribolologisk optimerede iglidur® I150-PF tribofilament®. Filamentet er meget let at behandle i en storvolumenprinter og tilbyder gode mekaniske egenskaber med hensyn til styrke, robusthed og lagvedhæftning i glidende applikationer. Lejet blev omdannet til et femdelt kugleleje, der oprindeligt blev testet som en prototype. Under tests var spillet i lejet meget lav under excentriske belastninger under rotation. Tests i udviklingsfasen var allerede vigtige, da de endelige komponenter ville blive fremstillet med samme proces.
 

"Chameleon" projektet - individuel, bæredygtig anvendelse

Hovedformålet med "Chameleon" projektet fra Storbritannien var at udvikle et køretøj, der udelukkende kommer fra 3D printeren. Ideen bag projektet var overgangen fra masseproduktion til hurtig, kundespecifik produktion. Samtidig skulle værktøjsfri produktion tillade brug af genindvundet materiale. Ifølge Scaled 3D vil det være muligt at bruge 100 % genbrugsmateriale i 3D printede køretøjer og strukturer i fremtiden. Indtil videre har Chameleon teamet formået at arbejde med 30 % genbrugsmateriale i den første prototype i 2020. Hastigheden for print af dele i 3D, er til særlig fordel for dette projekt: maksimalt 83 minutters printtid for en stor del (1,375 kg) betød, at disse dele kunne tegnes, udskrives og testes samme dag. Den store hastighedsfordel i forhold til processer som fræsning og sprøjtestøbning havde en meget positiv indflydelse på friheden til køretøjsudvikling, hvilket blev understøttet af designfriheden i delenes geometri.
 

Lejerne til styresystemet kommer også fra storskala printeren

Vejen til de rigtige lejer

For at få et overblik over iglidur® i150 de tribologiske egenskaber i tribofilament® testede virksomheden først komponenterne i et lille format. Først blev indlejrede cylindre printet, deres ubehandlede overflader allerede af meget god kvalitet sammenlignet med andre materialer. Dele blev derefter printet i et stort format, og deres gode overfladekvalitet var blandt deres imponerende funktioner. Kuglelejet, der skulle erstattes blev derefter printet i iglidur® i150. i150 løbene og kuglelejehuset viste sig at være gode glidepartnere til lavfriktionsdrift. Til sidst blev der skabt et femdelt kugleleje.
 

Kuglelejeprototypen: Konventionel plast til venstre, iglidur® i150 til højre

Allrounderen blandt igus® tribofilament® - iglidur® i150

Under tests på iglidur® i150 kuglelejet var spillet meget lav under excentriske belastninger under rotation. Et dobbeltlejesystem blev derefter udviklet til at passe ind i Chameleon styresystemet. Ifølge Scaled 3D er printkvaliteten af iglidur® i150 lejer sammenlignelig med ASA og meget bedre end konventionel PLA. På trods af en laghøjde på 1 mm var overfladefinishen meget god. Ud over den gode komponentkvalitet er virksomheden også tilfreds med den nemme montering af delene. Tribofilament® er velegnet til både små applikationer og projekter med storskala printer. Det har gode mekaniske egenskaber og er derfor velegnet til de fleste applikationer og 3D printere. iglidur® i150 er også fødevarekompatibel i henhold til EU-forordning 10/2011 og er velegnet til applikationer i fødevare- og emballageindustrien.
 

iglidur® i150 tribofilament® kan bruges med alle 3D printere.