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: buchas autolubrificantes com geometrias especiais
• Método de fabricação: sinterização seletiva a laser e print2mold
• Requisitos: boas propriedades de deslizamento com alumínio como contra-parceiro, alta resistência à abrasão em altas velocidades, geometria complexa
• Material: iglidur i3 (sinterização a laser) e iglidur J2 (p2m)
• Indústria: plantas de separação de resíduos
• Sucesso da colaboração: longa vida útil sob carga pesada, custos unitários significativamente reduzidos, alta liberdade de projeto

 
Visão geral da aplicação:
A ZenRobotics, uma empresa finlandesa, fabrica plantas de separação de resíduos industriais controladas por IA que fornecem separação automática, de alta qualidade, rápida e segura de resíduos em todo o mundo. Dependendo do ambiente, as condições para as plantas são muito difíceis - poeira e outras surpresas interessantes no lixo são o pedido do dia. Apesar dessas circunstâncias, as plantas devem ser capazes de separar os resíduos de forma rápida e confiável. A nova planta "FastPicker" precisava de rótulas que pudessem suportar as altas forças de torção que ocorrem durante a aceleração axial. Os desenvolvedores tiveram a ideia de buchas autolubrificantes impressas em 3D colocados em eixos de alumínio com um perfil ranhurado para evitar a rotação. As rótulas podem suportar velocidades lineares de 3m/s com acelerações radiais e axiais. A grande liberdade de design na impressão 3D tornou possível adaptar a geometria das rótulas ao eixo de alumínio ranhurado. Na próxima etapa, as ferramentas de moldagem por injeção foram fabricadas aditivamente com as chamadas ferramentas rápidas para aproveitar a diversidade de materiais da moldagem por injeção.
 

O FastPicker em uso. O sistema de separação de resíduos opera automaticamente com reconhecimento de IA.

Problema

Durante a fase de teste de um novo sistema de separação de resíduos "FastPicker" da ZenRobotics, uma empresa finlandesa, rapidamente ficou claro que as rótulas clássicas não podem suportar as forças de torção durante a aceleração axial se o centro de massa não está localizado no centro do eixo móvel. Inicialmente, a rotação deveria ser interrompida por elementos de rolha. No entanto, eles falharam rapidamente devido à carga pesada. Além dos elementos de rolha, as rótulas padrão da linha de produtos igus foram usadas pela primeira vez para suportar a aceleração radial e axial.
 

Solução

Em última análise, foram usadas rótulas igus de geometria especial. Eles foram feitos primeiro a partir do plástico de alto desempenho iglidur i3 usando o processo de sinterização a laser para se encaixar no eixo de alumínio ranhurado e, assim, interromper a rotação. A empresa então mudou para o Rapid Tooling para usar a diversidade de materiais do processo de moldagem por injeção. O processo Rapid Tooling ou print2mold também pode reduzir os custos em até 80%. O molde para moldagem por injeção pode ser produzido dentro de alguns dias e está imediatamente pronto para uso. A liberdade de design que a impressão 3D oferece tornou-a ideal para a geometria especial das buchas autolubrificantes.

Sobre protótipos e pequenos volumes

A impressão 3D e o print2mold têm uma coisa em comum: eles são lucrativos com uma pequena quantidade. A produção de componentes com ferramentas de moldagem por injeção feitas à máquina só é econômica a partir de uma quantidade de mais de 10.000 componentes. A impressão 3D, em particular, pode convencer na fase de teste das aplicações com sua alta velocidade de fabricação e prontidão imediata para uso. Dependendo do componente, ele está pronto para envio em 1 a 3 dias e pode ser facilmente encomendado no serviço de impressão 3D online. A ZenRobotics também usou buchas impressas em 3D para o eixo de alumínio com perfil ranhurado para o primeiro protótipo. A empresa então escolheu o processo print2mold, no qual o molde de injeção é produzido por impressão 3D. Os fatores decisivos foram a variedade de materiais e os baixos custos unitários associados à moldagem por injeção. As buchas finais foram feitas de iglidur J2. Nesse caso, o componente print2mold custa apenas um décimo do componente de sinterização a laser, aprox. a partir de 100 peças, a ferramenta também se pagou.O plástico resistente tem boas propriedades mecânicas, é econômico e tem boa resistência à mídia. Além disso, os lubrificantes sólidos integrados tornam supérflua a lubrificação externa das buchas autolubrificantes.

O eixo de alumínio com sulcos é impedido de rodar pela geometria das buchas autolubrificantes.

Rapid Tooling - igus print2mold

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. É mais lucrativa em quantidades de até 10.000 (nenhuma quantidade mínima) do que os moldes de injeção produzidos por máquina. Peças resistentes ao desgaste podem ser produzidas com uma redução de custos de até 80%. A qualidade das peças moldadas por injeção print2mold é a mesma do processo convencional de moldagem por injeção. Os processos de desenvolvimento podem ser muito acelerados usando o processo de impressão e a variedade de material de moldagem por injeção regular também é mantida.
 

O processo desde o projeto do molde até o molde de injeção acabado no procedimento print2mold.