Aumente a tecnologia, reduza custos - baixos custos unitários e maior vida útil das buchas com impressão 3D e moldagem por injeção

• O que era necessário: buchas com geometria especial
• Processo de fabricação: sinterização seletiva a laser e moldagem por injeção
• Requisitos: boas propriedades de deslizamento com o parceiro de contato de alumínio, alta resistência à abrasão em altas velocidades, geometria complexa
• Material: iglidur i3 (sinterização a laser) e iglidur J2
• Setor: usinas de separação de resíduos
• Sucesso por meio da cooperação: longa vida útil apesar das altas cargas, custos unitários significativamente reduzidos, alto grau de 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 são ocorrências diárias. Apesar dessas condições, os sistemas devem ser capazes de separar os resíduos de forma rápida e confiável. Para o novo sistema "FastPicker", eram necessárias buchas que pudessem suportar as altas forças de torção que surgem durante a aceleração axial. Os desenvolvedores criaram buchas impressas em 3D que são montadas em eixos de alumínio com um perfil ranhurado para evitar a rotação. As buchas podem suportar velocidades lineares de 3 m/s com acelerações radiais e axiais. Graças ao alto grau de liberdade de design da impressão 3D, foi possível adaptar a geometria das buchas ao eixo de alumínio ranhurado. A próxima etapa envolveu a fabricação de uma ferramenta de moldagem por injeção para usar a diversidade de materiais da moldagem por injeção.

Durante a fase de teste do novo sistema de triagem de resíduos "FastPicker" da ZenRobotics na Finlândia, rapidamente ficou claro que as buchas clássicas 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 impedida por elementos de bloqueio. No entanto, esses elementos falharam rapidamente devido à carga pesada. Além dos elementos de bloqueio, buchas padrão da linha igus foram inicialmente usadas para suportar a aceleração radial e axial.

No final, foram usadas buchas da igus com uma geometria especial. Elas foram primeiramente produzidas a partir do plástico de alto desempenho iglidur i3 por meio de sinterização a laser. Dessa forma, elas se encaixaram no eixo de alumínio ranhurado e, assim, pararam a rotação. Depois disso, um molde de injeção foi produzido de acordo com a geometria especial para que fosse possível usar a variedade de materiais da moldagem por injeção. Isso resultou em uma redução de custo de até 80%.

A impressão 3D e a moldagem por injeção geralmente diferem em termos de custo-benefício: A impressão 3D geralmente compensa a partir de um pequeno número de unidades. A produção de componentes com moldes de injeção feitos à máquina só vale a pena a partir de uma quantidade de mais de 10.000 componentes. A impressão 3D, em particular, ganha pontos na fase de teste das aplicações com sua alta velocidade de produção e prontidão imediata para uso. Dependendo do projeto, as peças estão prontas para envio em um a três dias e podem ser facilmente encomendadas no serviço de impressão 3D on-line. Para seu protótipo, a ZenRobotics também usou buchas impressas em 3D para o eixo de alumínio com um perfil ranhurado. A empresa decidiu então produzir os componentes em grandes quantidades por meio de moldagem por injeção. Os fatores decisivos foram a variedade de materiais e os baixos custos unitários associados à moldagem por injeção. As buchas finais foram fabricadas com iglidur J2. Com cerca de 5 euros por peça, o componente moldado por injeção custou apenas um décimo da peça SLS (aproximadamente 49 euros por peça) e a ferramenta se pagou após 100 peças. O plástico robusto tem boas especificações mecânicas, é econômico e oferece boa resistência à mídias. Além disso, os lubrificantes sólidos integrados tornam supérflua a lubrificação externa das buchas.