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

• Hvad var behovet: Glidelejer med specielle geometrier
• Fremstillingsmetode: Selektiv lasersintring og print2mold®
• Krav: Gode glideegenskaber med aluminium som modpart, høj slidstyrke ved høje hastigheder, kompleks geometri
• Materiale: iglidur® i3 (lasersintring) og iglidur® J2 (p2m)
• Branche: Affaldssorteringsanlæg
• Succes fra samarbejdet: Lang levetid under tung belastning, betydeligt reducerede enhedsomkostninger, høj designfrihed

 
Et overblik over applikationen:
ZenRobotics, en finsk virksomhed, fremstiller industrielle, AI kontrollerede affaldssorteringsanlæg, der leverer automatisk, hurtig og sikker affaldssortering af høj kvalitet over hele verden. Afhængigt af miljøet er betingelserne for anlæggene meget barske - støv og andre interessante overraskelser i affaldet er dagens orden. På trods af disse omstændigheder skal anlæggene kunne adskille affald hurtigt og pålideligt. Det nye "FastPicker" anlæg havde brug for glidelejer, der kunne modstå de høje torsionskræfter, der opstår under aksial acceleration. Udviklerne havde ideen om 3D printede glidelejer placeret på aluminiumsakser med en rillet profil for at forhindre rotation. Glidelejer kan modstå lineære hastigheder på 3 m/s med radiale og aksiale accelerationer. Den store designfrihed i 3D print gjorde det muligt at tilpasse glidelejernes geometri til den rillede aluminiumsakse. I næste trin blev sprøjtestøbeværktøjer fremstillet additivt med såkaldt hurtig værktøjsfremstilling for at drage fordel af sprøjtestøbningens materialediversitet.
 

FastPicker i brug. Affaldsseparationssystemet udskiller automatisk med AI genkendelse.

Problem

Under testfasen af et nyt "FastPicker" affaldsseparationssystem fra ZenRobotics, et finsk firma, blev det hurtigt klart, at klassiske glidelejer ikke kan modstå torsionskræfterne under aksial acceleration, hvis tyngdepunktet ikke er placeret i midten af den bevægelige akse. Rotationen skulle oprindeligt stoppes af stopelementer. Det mislykkedes dog hurtigt på grund af den tunge belastning. Ud over stopelementerne blev standard glidelejer fra igus® serien først brugt til at modstå den radiale og aksiale acceleration.
 

Løsning

I sidste ende blev der anvendt igus® glidelejer med speciel geometri. De blev først fremstillet af iglidur® I3 højtydende plast ved hjælp af lasersintringsprocessen for at passe på den rillede aluminiumsakse og dermed stoppe rotationen. Virksomheden skiftede derefter til Rapid Tooling for at udnytte materialediversiteten i sprøjtestøbeprocessen. Rapid Tooling eller print2mold® processen kan også reducere omkostningerne med op til 80 %. Formen til sprøjtestøbning kan produceres inden for få dage og er straks klar til brug. Den designfrihed, som 3D print tilbyder, gjorde den ideel til glidelejernes specielle geometri.

Om prototyper og små mængder

3D print og print2mold har en ting tilfælles: de er rentable fra en lille mængde. Produktion af komponenter med maskinfremstillede sprøjtestøbningsværktøjer er kun økonomisk fra en mængde på mere end 10.000 komponenter. Især 3D print kan overbevise i testfasen af applikationer med sin høje fremstillingshastighed og umiddelbare brugsklarhed. Afhængigt af komponenten er den klar til afsendelse på 1 til 3 dage og kan let bestilles fra online 3D printservice. ZenRobotics brugte også 3D printede glidelejer til aluminiumsaksen med rillet profil til den første prototype. Virksomheden valgte derefter print2mold processen, hvor sprøjtestøbeformen fremstilles ved 3D print. De afgørende faktorer var mangfoldigheden af materialer og de lave enhedsomkostninger forbundet med sprøjtestøbning. De endelige glidelejer blev fremstillet af iglidur J2. I dette tilfælde kostede print2mold komponenten kun en tiendedel af lasersintringskomponenten (ca. 49 €/stk.) Til ca. 5 €/stk., Og fra 100 stykker og fremefter havde værktøjet også betalt sig selv. Den hårde plast har gode mekaniske egenskaber, er økonomisk og har god mediemodstand. Derudover overflødiggør de integrerede faste smøremidler en ekstern smøring af glidelejer.

Aluminiumsaksen med riller forhindres i at rotere af glidelejernes geometri.

Rapid Tooling - igus print2mold

Når hastighed er afgørende, er 3D print løsningen til fremstilling af en sprøjtestøbeform. Afhængigt af geometrien tager udskrivningen ca. 12-24 timer, og værktøjet er klar til brug umiddelbart efter. print2mold® processen kendt som Rapid Tooling muliggør økonomisk produktion af avancerede prototyper og små mængder. Det er mere rentabelt i mængder på op til 10.000 (ingen minimumsmængde) end maskinproducerede sprøjtestøbeforme. Slidstærke dele kan produceres med en omkostningsreduktion på op til 80 %. Kvaliteten af de print2mold® sprøjtestøbte dele er den samme som ved den konventionelle sprøjtestøbningsproces. Udviklingsprocesser kan fremskyndes kraftigt ved hjælp af print2mold® processen, og materialevariationen ved regelmæssig sprøjtestøbning bevares også.
 

Processen fra formdesign til den færdige sprøjtestøbeform i print2mold proceduren.