Aumentar a tecnologia, reduzir custos - Com impressão 3D e impressão em molde para reduzir os custos unitários e a vida útil mais longa dos rolamentos simples

• O que era necessário: Rolamento liso com geometria especial
• Processo de fabricação: Sinterização seletiva a laser & print2mold
• Requisitos: Boas propriedades de deslizamento com o parceiro de alumínio, alta resistência à abrasão em altas velocidades, geometria complexa
• Material: iglidur i3 (SLS) & iglidur J2 (p2m)
• Indústria: Usinas de separação de resíduos
• Sucesso por meio da cooperação: Alta vida útil com carga pesada, custos unitários significativamente reduzidos, alta liberdade de projeto

A aplicação em um relance:
A empresa finlandesa ZenRobotics fabrica sistemas industriais de separação de resíduos controlados por IA que garantem uma separação de resíduos automática, de alta qualidade, rápida e segura em todo o mundo. Dependendo do ambiente, as condições para os sistemas são muito severas - poeira e outras surpresas interessantes nos resíduos estão na ordem do dia. Apesar dessas condições, os sistemas devem ser capazes de separar os resíduos de forma rápida e confiável. Para o novo sistema "FastPicker", foram procurados mancais de deslizamento que pudessem suportar as altas forças de torção que surgem durante a aceleração axial. Os desenvolvedores criaram mancais de deslizamento impressos em 3D que são montados em eixos de alumínio com um perfil ranhurado para evitar a rotação. Os mancais de deslizamento podem suportar velocidades lineares de 3 m/s com acelerações radiais e axiais. Graças à grande liberdade de design da impressão 3D, foi possível adaptar a geometria dos mancais de deslizamento ao eixo de alumínio ranhurado. A próxima etapa envolveu a manufatura aditiva na chamada ferramenta de moldagem por injeção Rapid Tooling para poder usar a diversidade de materiais da moldagem por injeção.

Durante a fase de teste de um novo sistema de triagem de resíduos "FastPicker" da ZenRobotics na Finlândia, rapidamente ficou claro que os mancais de deslizamento clássicos não podem suportar as forças de torção durante a aceleração axial se o centro de massa não estiver no centro do eixo móvel. Inicialmente, a rotação deveria ser interrompida por elementos de parada. No entanto, esses elementos falharam rapidamente devido à carga pesada. Além dos elementos de parada, rolamentos deslizantes padrão da linha igus foram inicialmente usados para suportar a aceleração radial e axial.

Por fim, foram utilizados os mancais de deslizamento da igus com geometria especial. Primeiro, eles foram fabricados com o plástico de alto desempenho iglidur i3 usando o processo de sinterização a laser para se encaixar no eixo de alumínio ranhurado e, assim, parar a rotação. Em seguida, a empresa mudou para o Rapid Tooling a fim de usar a diversidade de materiais do processo de moldagem por injeção. O processo de Rapid Tooling ou print2mold também pode reduzir os custos em até 80%. O molde para moldagem por injeção pode ser produzido em poucos dias e está imediatamente pronto para uso. A liberdade de design que a impressão 3D oferece tornou-a ideal para a geometria especial dos mancais de deslizamento.

A impressão 3D e a print2mold têm uma coisa em comum: elas são lucrativas a partir de um pequeno número de unidades. A produção de componentes com ferramentas de moldagem por injeção feitas à máquina só vale a pena em termos de preço a partir de uma quantidade de mais de 10.000 componentes. Na fase de teste dos aplicativos, a impressão 3D, em particular, pode impressionar com sua alta velocidade de produção e prontidão imediata para uso. Dependendo do componente, ele está pronto para ser enviado em 1 a 3 dias e pode ser facilmente encomendado no serviço de impressão 3D on-line. A ZenRobotics também usou rolamentos impressos em 3D para um protótipo inicial do eixo de alumínio com um perfil ranhurado. A empresa escolheu então o processo print2mold, no qual a ferramenta de moldagem por injeção é produzida usando a impressão 3D. Os fatores decisivos foram a variedade de materiais e os baixos custos unitários associados à moldagem por injeção. Os rolamentos finais foram feitos de iglidur J2. Nesse caso, o componente print2mold custou apenas um décimo do componente SLS (aprox. 49 euros/peça), cerca de 5 euros/peça, e o molde também se pagou com 100 peças. O plástico robusto tem boas especificações mecânicas, é econômico e tem boa resistência à mídia. Além disso, os lubrificantes sólidos integrados tornam supérflua a lubrificação externa dos mancais de deslizamento.

Quando a velocidade é essencial, a impressão 3D é a solução para a fabricação de um molde de injeção. Dependendo da geometria, a impressão leva cerca de 12 a 24 horas, e a ferramenta está pronta para uso imediatamente depois. O processo print2mold, conhecido como Rapid Tooling, permite a produção econômica de protótipos avançados e pequenos volumes. Ele é mais rentável em quantidades de até 10.000 (sem quantidade mínima) do que os moldes de injeção produzidos mecanicamente. Peças resistentes ao desgaste podem ser produzidas com uma redução de custo de até 80%. A qualidade das peças moldadas por injeção da print2mold é a mesma do processo convencional de moldagem por injeção. Os processos de desenvolvimento podem ser bastante acelerados usando o processo print2mold e a variedade de materiais da moldagem por injeção regular também é mantida.