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

• O que era necessário: Buchas autolubrificantes para o sistema de direção no veículo impresso em 3D
• Método de fabricação:extrusão de filamentos (FDM)
• Requisitos:pouco jogo, alta resistência, alta resistência à abrasão
• Material: iglidur I150
• Indústria: setor automotivo
• Sucesso da colaboração:boa qualidade de superfície, produção mais rápida graças à impressão 3D sem ferramentas, mais tempo para desenvolvimento, pouca ou nenhuma folga do rolamento

Resumo da aplicação:
A empresa Scaled 3D da Grã-Bretanha desenvolveu um veículo de quatro rodas em seu projeto “Chameleon”, que consiste exclusivamente em componentes impressos em 3D. Durante os testes do veículo, o design do sistema de direção atraiu atenção negativa. Os rolamentos de direção tinham muita folga e muito desgaste. Para que a aplicação permanecesse totalmente impresso em 3D, a empresa começou a procurar um material resistente e resistente ao desgaste que fosse mais adequado para os pontos de rolamento. Após vários testes em grandes e pequenos formatos com o tribofilamento iglidur I150, a equipe de desenvolvimento finalmente projetou uma bucha autolubrificantes de cinco partes que tinha muito pouco espaço e era significativamente mais resistente à abrasão do que buchas feitas de plástico convencional. Isso garantiu que o rolamento pudesse continuar vindo inteiramente de uma impressora 3D.

O projeto "Chameleon" da Scaled 3D, uma empresa sediada no Reino Unido, teve como objetivo desenvolver um veículo completamente a partir da impressora 3D.

Problema

O sistema de direção do veículo tinha muita folga e rapidamente se tornou impreciso. Também corria o risco de se desgastar rapidamente. Portanto, as buchas de direção com muito menos folga que se encaixariam na forma existente do resto do veículo tiveram que ser feitos. A profundidade do mancal liso não deveria exceder 20 mm. A parte inferior das duas buchas também precisava ter um anel interno dividido para permitir a montagem com a coluna de direção, que tem dois conjuntos de parafusos radiais em cada extremidade. Os componentes também tinham que ter uma força significativamente maior do que as buchas instaladas anteriormente feitos de PLA padrão.
 

Solução

A 3D dimensionada encontrou o material perfeito para seu projeto "Chameleon" no tribofilamento I150-PF de iglidur otimizado tribologicamente. 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 deslizantes. A bucha foi convertida em um rolamento de esfera de cinco peças que foi inicialmente testado como um protótipo. Durante os testes, a folga na bucha 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 projeto "Chameleon" - aplicação individual e sustentável

O principal objetivo do" projeto" Chameleon do Reino Unido era desenvolver um veículo que vem inteiramente da impressora 3D. A ideia por trás do projeto era a mudança da produção em massa para uma produção rápida e específica do cliente. Ao mesmo tempo, a fabricação de aditivos sem ferramentas permitia o uso de material reciclado. De acordo com o Scaled 3D, será possível usar material 100% reciclado em veículos e estruturas impressas em 3D no futuro. Até agora, 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 um benefício especial para este projeto: um tempo máximo de impressão de 83 minutos para uma peça grande (1.375 kg) significa que essas peças poderiam 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.
 

As buchas para o sistema de direção também vêm da impressora de grande escala

O caminho para as buchas certas

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

O protótipo do rolamento de esferas: plástico convencional à esquerda, iglidur I150 à direita

O polivalente entre os tribofilamentos igus - iglidur I150

Durante os testes no 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 caber no sistema de direção Chameleon. De acordo com o Scaled 3D, a qualidade de impressão dos rolamentos iglidur I150 é comparável à da ASA e muito melhor do que o PLA convencional. Apesar da altura da 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 para pequenas aplicações e projetos com a impressora de grande escala. 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 o Regulamento da UE 10/2011 e é adequado para aplicações nas indústrias de alimentos e embalagens.
 

O tribofilamento iglidur I150 pode ser usado com todas as impressoras 3D.