Altas acelerações e até 80 °C: Rolamentos lineares confiáveis para impressoras 3D

Fundada em 2012, a Kühling&Kühling vende a seus clientes soluções de fabricação 3D flexíveis e facilmente escalonáveis. Para a realização da primeira impressora 3D produzida em série, o especialista em soluções com sede em Kiel estava procurando uma cadeia de energia para o roteamento seguro de cabos e uma solução de rolamento de revestimento adequada. As exigências de uma impressora 3D em relação à tecnologia de rolamentos são altas: o alto desempenho das máquinas requer componentes móveis que possam suportar altas acelerações por um longo período de tempo sem problemas e com o mínimo de manutenção possível. Além disso, o funcionamento interno dinâmico também resulta em temperaturas enormes, de até 80 °C, para as quais foi necessário encontrar os materiais certos. Por fim, as peças embutidas também precisavam atender aos altos requisitos em termos de silêncio.

A empresa Kühling&Kühling, com sede em Kiel, é uma delas desde 2012. Os dois fundadores, os engenheiros mecatrônicos Jonas e Simon Kühling, são especializados em desenvolvimento e produção de hardware de código aberto na área de impressoras 3D. Após um ano e meio de desenvolvimento, o primeiro produto, a "RepRap Industrial", está em produção em série desde o final de 2013. É uma solução econômica para prototipagem rápida confiável e de alta qualidade, especialmente para uso contínuo em serviços pesados

O sistema está sendo constantemente desenvolvido e acaba de receber uma atualização fundamental e várias melhorias com a versão "v1.1.0". Todos os materiais que atendem a determinadas especificações básicas podem ser processados, desde termoplásticos de alta resistência e plásticos preenchidos com fibras até materiais elásticos de borracha. As impressoras disponíveis para uso doméstico ou modelagem só permitem o uso de uma variedade muito limitada de materiais de impressão. O chamado "bioplástico" é usado predominantemente aqui, que é baseado em milho e, em geral, não consegue suportar os requisitos técnicos do uso industrial. Isso ocorre porque esse plástico já falha em temperaturas acima de 45 °C - os limites de temperatura na indústria são significativamente mais altos. Em comparação com outras impressoras 3D para uso industrial, a "RepRap Industrial" é particularmente recomendada devido ao seu preço. Ele é cerca de 25 a 30 por cento mais baixo do que os sistemas comparáveis. O sucesso comprova que a Kühling&Kühling está certa: o número de unidades está aumentando continuamente e quadruplicou em um ano.

Todos os materiais que atendem a determinadas especificações básicas podem ser processados, desde termoplásticos de alta resistência e plásticos preenchidos com fibras até materiais elásticos de borracha.

Simon Kühling lembra-se da busca por um fornecedor adequado: "Quando começamos a desenvolver o sistema, inicialmente pensamos nos clássicos rolamentos de esferas. Esses rolamentos têm várias desvantagens. Em primeiro lugar, eles são muito caros, com um preço unitário de cerca de 12 euros, e, em segundo lugar, param de funcionar a uma temperatura operacional de 65 °C. Nesse ponto, as vedações começam a falhar. Em seguida, as vedações começam a falhar e a lubrificação se desgasta." Isso levou aos mancais de deslizamento linear com superfícies deslizantes de plástico. "Por motivos de custo, inicialmente testamos produtos asiáticos," diz Simon Kühling. "No entanto, eles não atendiam de forma alguma às nossas necessidades, sem mencionar a capacidade de entrega rápida e de longo prazo."

Para o roteamento de cabos, o especialista sediado em Kiel optou por nossa cadeia de energia da microssérie E2, que ocupa pouquíssimo espaço de instalação e foi desenvolvida para aplicações particularmente dinâmicas. Além disso, as guias de fuso dryspin®, os mancais de deslizamento linear drylin® R e os filmes de deslizamento linear feitos de iglidur® E7 foram usados como uma solução de mancal linear na geração da impressora 3D. Ao contrário das buchas de esferas recirculantes convencionais, os rolamentos lineares feitos com o material iglidur® provaram ser uma solução econômica e, ao mesmo tempo, de alto desempenho.
Eles atendem aos altos requisitos de emissão de ruído, aceleração de deslocamento e resistência contínua à temperatura. Além disso, os mancais lineares de deslizamento sem lubrificação vitalícia não precisam de manutenção e, portanto, apresentam desgaste particularmente baixo e uma longa vida útil. 
Graças ao posicionamento preciso dos elementos de rolamento, mesmo durante movimentos rápidos, e à ausência de vibração, os clientes também podem obter ótimos resultados de produção com suas impressoras 3D.

A tecnologia linear e de acionamento "drylin®" da igus® oferece aos projetistas de impressoras 3D vários componentes - sempre completamente livres de lubrificação e disponíveis em 24 horas e sem quantidade mínima de pedido. Outra vantagem do uso de mancais de deslizamento linear feitos de plásticos de alto desempenho é seu funcionamento silencioso; não há ruído mecânico de rolamento como ocorre com esferas de metal ou cerâmica.

Um total de doze produtos de mancais da igus®são usados na "RepRap Industrial": eixos de aço e adaptadores de guia linear com lâminas deslizantes feitas de "iglidur®" plásticos de alto desempenho para guiar o respectivo eixo, bem como parafusos de avanço e porcas roscadas de plástico como acionadores de eixo. As buchas lineares são idênticas em design às buchas de esferas recirculantes, econômicas e fáceis de instalar. Elas também amortecem as vibrações. Isso é ainda mais importante porque a impressão 3D não gera grandes forças, mas ocorrem acelerações rápidas. Para isso, o eixo precisa ser leve.

Kühling&A impressora 3D da Kühling também usa produtos da segunda maior divisão de negócios da igus®, as correntes de energia plástica. As correntes da família "E2 micro" usadas aqui são caracterizadas por seu design extremamente econômico em termos de espaço, baixo peso e movimentos de rolagem particularmente suaves. Os contornos suaves da corrente de energia plástica também protegem os cabos inseridos.

O catálogo on-line da igus® já nos deu uma boa visão geral da linha e dos produtos que são adequados para nós. No entanto, a consulta pessoal nos ajudou muito a escolher o produto certo dentre a grande quantidade de opções."

Além disso, houve um diálogo constante sobre os limites e as possibilidades de componentes individuais e possíveis novos desenvolvimentos. Isso se aplicou, por exemplo, à área de lâminas deslizantes. O filme deslizante "iglidur® E7" apresentado atualmente foi desenvolvido especialmente para movimentos lineares. Seu ponto forte é a alta vida útil e a baixa taxa de desgaste em eixos feitos de aço, aço cromado e todos os tipos de aço inoxidável. A temperatura de operação varia de -30 a + 80°C. O "E7" está disponível como uma lâmina deslizante para diâmetros de 10 a 50 mm e pode ser combinado com todos os alojamentos lineares da série "drylin® R".