Engrenagens de reposição suportam altas cargas em uso

• What was needed: Resilient special gears for repairing servomotors in the roof-mounted water cannons of airport fire engines 
• Manufacturing method: Laser sintering
• Requirements: Cost-effective, highly resilient
• Material: iglidur® i3
• Industry: commercial vehicles
• Success through collaboration: The gears cope with the high levels of stress and were used to repair additional vehicles. The company managed to avoid the cost-intensive work that replacement of the complete servomotors would have required.

Fraport AG's on-site fire brigade ensures fire safety at the Frankfurt am Main airport. Its airport fire engines have roof-mounted water cannons that use a servomotor to change the spray nozzle angle. Because the angle also changes while water is being sprayed, the load on the servomotor is considerable. After ten years of use, the gears in the cannon became worn so the roof-mounted cannons had to be repaired.
 

Para consertar os canhões montados no teto dos carros de bombeiros do aeroporto, a brigada de incêndio local da Fraport AG precisava de engrenagens individuais que pudessem suportar as altas cargas.

Problema

As engrenagens de polímero usinadas usadas no servomotor do canhão de água montado no telhado se desgastaram após dez anos de uso e tiveram que ser substituídas. O fabricante recomendou a substituição de todo o servomotor, mas isto foi muito dispendioso. A fabricação de engrenagens especiais com métodos de fabricação convencional é muitas vezes pouco econômico e, devido à geometria complexa, nem sempre é possível. 

Solução

Os técnicos de manutenção dos bombeiros da Fraport AG encontraram uma solução ideal no polímero SLS iglidur I3: como método de fabricação, a impressão 3D permite produzir peças individuais e especiais de forma econômica e rápida. Especialmente desenvolvidos para aplicações exigentes em máquinas, os polímeros iglidur contêm lubrificantes sólidos que os tornam mais resistentes e reduzem os trabalhos/despesas de manutenção. As engrenagens em iglidur impressas cumpriram as expectativas e são agora utilizadas em outros veículos no aeroporto.  

As engrenagens são montadas em servomotor no canhão de água montado no telhado. Este motor altera o ângulo do jato.

Os canhões de água montados no telhado dos carros de bombeiros dos aeroportos devem fazer face a um stress intensivo ao pulverizar água.

O aeroporto de Frankfurt é o maior aeroporto da Alemanha.  Também a nível internacional, é um dos principais aeroportos da Europa para o tráfego de passageiros e de carga.  Com cerca de 81.000 empregados em cerca de 450 empresas, o maior estaleiro local da Alemanha e um íman para outras empresas na área economicamente importante do Rhine Main.  Dada a elevada densidade de aeronaves, veículos utilitários e carros particulares, há sempre algo a fazer pelos bombeiros do aeroporto. Para cumprir os tempos de resposta legalmente estabelecidos, os bombeiros devem ser capazes de chegar a qualquer ponto dentro de três minutos. O pessoal e o equipamento técnico dos três quartéis de bombeiros nos terrenos do aeroporto são correspondentemente importantes.
 
Os mais de 115 veículos dos corpos de bombeiros nos terrenos do aeroporto incluem catorze veículos de combate a incêndios.  Com os seus canhões de água montados no telhado, podem pulverizar pelo menos 5.300 litros de água sobre uma distância de 80 metros em umúnico minuto. Consequentemente, a carga sobre os servomotores destes canhões é muito elevada, uma vez que controlam a altura do jato de água alterando o ângulo do bocal.  

Como a altura é alterada enquanto a água ainda está a ser pulverizada, a carga nas engrenagens é considerável.

Engrenagens impressas em iglidur I3: utilizadas com sucesso em veículos de combate a incêndios em aeroportos

Duas engrenagens especiais feitas em plástico robusto são incorporadas no servomotor. Após dez anos de uso, eles foram usados que exigiam manutenção nos canhões de água montados no teto. O fabricante do veículo sugeriu aos técnicos de manutenção que todo o servomotor fosse substituído, mas isso teria sido caro. Em vez de substituir o servomotor completo, que de outra forma era totalmente funcional, os engenheiros de projeto decidiram experimentar uma nova abordagem: após pesquisas na Internet, eles descobriram a opção de engrenagens duráveis feitas pela igus com o método de impressão 3D e decidiram testar o plástico iglidur i3 resistente ao desgaste. O design da engrenagem foi feito com o configurador CAD online disponível gratuitamente. Isso permite que modelos para engrenagens impressas em 3D sejam criados de forma rápida e fácil.

A fabricação com o método SLS levou menos de três dias, o que significava que o corpo de bombeiros poderia começar a testar rapidamente as novas engrenagens. Os testes mostraram que as engrenagens iglidur i3 eram bem capazes de suportar as elevadas cargas que lhes eram colocadas. Os técnicos de manutenção puderam então encomendar engrenagens para veículos adicionais. Extremamente satisfeitos com a qualidade do material e o serviço rápido, eles imediatamente pediram que um componente adicional para controlar as portas pneumáticas do carro de bombeiros do aeroporto fosse impresso e testado. Esta aplicação impressa também cumpriu os requisitos e está agora a ser utilizada pela corporação dos bombeiros do aeroporto de Frankfurt.

Para a impressão 3D de engrenagebs, quase não há restrições no que diz respeito à geometria. Com o nosso serviço de impressão 3D, as engrenagens nas quantidades de 1 a 10.000 podem ser impressas de forma econômica em 1 a 3 dias.

Porquê imprimir engrenagens em iglidur I3?

Os materiais iglidur especialmente desenvolvidos para a fabricação de peças de máquinas móveis caracterizam-se por uma resistência muito elevada ao desgaste e pelos lubrificantes sólidos que incorporam. São utilizados para a produção de componentes injetáveis, fabricação de aditivos e usinagem de tarugos e placas. O iglidur I3 foi desenvolvido como pó para a fabricação de peças com o método de sinterização a laser e caracteriza-se pela sua alta resistência e resistência ao desgaste. Não é por nada que este material é o mais vendido entre os materiais de impressão 3D da igus.
 
Graças às suas propriedades mecânicas, o iglidur I3 é especialmente adequado para engrenagens com dentes retos e engrenagens retas e cônicas, assim como para todas as outras formas de engrenagens. O iglidur l6 só é recomendado para engrenagens helicoidais impressas em 3D, uma vez que este polímero foi desenvolvido para uma maior capacidade de deslizamento. Quanto tempo durará uma engrenagem impressa em iglidur I3 de acordo com os parâmetros de aplicação introduzidos, pode ser determinado online na ferramenta de cálculo de vida útil de engrenagens de forma rápida e fácil. A longa vida útil das engrenagens em iglidur I3 com as engrenagens normais de plástico foi testada e comprovada no nosso laboratório de testes.  
 
Uma das grandes vantagens da impressão 3D como método de fabricação de engrenagens é a flexibilidade relativamente à geometria do dente. O raio do dente pode ser otimizado e a vida útil da engrenagem melhorada. No caso de fabricação mecânica, tal otimização não é geralmente possível devido ao tamanho da ferramenta. Para conceber engrenagens diretamente o dente otimizado, recomendamos o nosso configurador CAD gratuito.