Do protótipo ao produto final - rolamentos de esferas prontos para instalar da impressora 3D

• O que era necessário? Mancais de deslizamento para a direção do veículo impresso em 3D
• Método de fabricação: Extrusão de filamentos (FDM)
• Requisitos: baixa folga, alta resistência, alta resistência à abrasão
• Material: iglidur i150
• Setor: Indústria automotiva
• Sucesso por meio da cooperação: Boa qualidade de superfície, produção mais rápida graças à impressão 3D sem ferramentas, mais tempo para desenvolvimento, pouca ou nenhuma folga do rolamento

A aplicação em um relance:
Em seu projeto "Chameleon", a empresa Scaled 3D, sediada no Reino Unido, desenvolveu um veículo de quatro rodas feito exclusivamente de componentes impressos em 3D. Durante os testes do veículo, o projeto do sistema de direção atraiu atenção negativa. Os rolamentos da direção tinham folga excessiva e muito desgaste. Para que o aplicativo continuasse sendo totalmente impresso em 3D, a empresa começou a procurar um material resistente e antidesgaste que fosse mais adequado para os pontos de apoio. Após vários testes em formatos grandes e pequenos com o tribofilamento iglidur i150, a equipe de desenvolvimento finalmente projetou um mancal liso de cinco partes que tinha muito pouca folga e era significativamente mais resistente à abrasão do que os mancais feitos de plástico convencional. Isso possibilitou o cumprimento da condição de que o rolamento continuasse a vir da impressora 3D.

O sistema de direção do veículo tinha muita folga e rapidamente se tornou impreciso. Ele também corria o risco de se desgastar rapidamente. Portanto, foi necessário fabricar rolamentos de direção com muito menos folga que se encaixassem no formato existente do restante do veículo. A profundidade do rolamento simples não deveria exceder 20 mm. O menor dos dois rolamentos também precisava ter um anel interno dividido para permitir a montagem na coluna de direção, que tem dois conjuntos de parafusos radiais em cada extremidade. Os componentes também precisavam ter uma resistência significativamente maior do que os rolamentos instalados anteriormente, feitos de PLA padrão.

A Scaled 3D encontrou o material perfeito para seu projeto "Chameleon" no tribofilamento iglidur i150-PF tribologicamente otimizado. O filamento é muito fácil de processar em uma impressora de grande volume e oferece boas propriedades mecânicas em termos de resistência, tenacidade e adesão de camadas em aplicações de deslizamento. O rolamento foi convertido em um rolamento de esferas de cinco peças que foi testado inicialmente como um protótipo. Durante os testes, a folga no rolamento foi muito baixa sob cargas excêntricas durante a rotação. Os testes na fase de desenvolvimento já eram muito significativos, pois os componentes finais seriam fabricados com o mesmo processo.

O principal objetivo do projeto "Chameleon", do Reino Unido, era desenvolver um veículo que viesse inteiramente da impressora 3D. A ideia por trás do projeto foi a mudança da produção em massa para uma produção rápida e específica para o cliente. Ao mesmo tempo, a manufatura aditiva sem ferramentas deveria permitir o uso de material reciclado. De acordo com a Scaled 3D, será possível usar 100% de material reciclado em veículos e estruturas impressos em 3D no futuro. Até o momento, a equipe do Chameleon conseguiu trabalhar com 30% de material reciclado no primeiro protótipo de 2020. A velocidade com que as peças podem ser impressas em 3D é especialmente vantajosa para esse projeto: um tempo máximo de impressão de 83 minutos para uma peça grande (1,375 kg) significa que essas peças podem ser desenhadas, impressas e testadas no mesmo dia. A grande vantagem de velocidade em relação a processos como fresagem e moldagem por injeção teve uma influência muito positiva na liberdade de desenvolvimento do veículo, que foi apoiada pela liberdade de design na geometria das peças.

Para obter uma visão geral das propriedades tribológicas do tribofilamento iglidur i150, a empresa primeiro testou os componentes em um formato pequeno. Primeiro, foram impressos cilindros aninhados, cujas superfícies não tratadas já apresentavam uma qualidade muito boa em comparação com outros materiais. Em seguida, as peças foram impressas em um formato grande, e a boa qualidade da superfície estava entre suas características impressionantes. O rolamento de esferas a ser substituído foi então reimpresso em iglidur i150. As pistas de I150 e a gaiola do rolamento de esferas provaram ser bons parceiros de deslizamento para uma operação de baixo atrito. No final, foi criado um rolamento de esferas de cinco peças.

Durante os testes com o rolamento de esferas iglidur i150, a folga foi muito baixa sob cargas excêntricas durante a rotação. Um sistema de rolamento duplo foi então desenvolvido para se encaixar no sistema de direção Chameleon. De acordo com a Scaled 3D, a qualidade de impressão dos rolamentos iglidur i150 é comparável à do ASA e muito melhor do que a do PLA convencional. Apesar de uma altura de camada de 1 mm, o acabamento da superfície foi muito bom. Além da boa qualidade dos componentes, a empresa também está satisfeita com a facilidade de montagem das peças. O tribofilamento é adequado tanto para pequenas aplicações quanto para projetos com a impressora de grande escala. Ele tem boas propriedades mecânicas e, portanto, é adequado para a maioria das aplicações e impressoras 3D. O iglidur i150 também é compatível com alimentos de acordo com a Regulamentação da UE 10/2011 e é adequado para aplicações nos setores de alimentos e embalagens.