Peças sobresselentes impressas em 3D de excelente qualidade para carros vintage

• O que era necessário: Substituição da engrenagem sem-fim no velocímetro de um carro clássico
• Método de produção:  Sinterização a laser seletiva com pó de sinterização a laser
• Requisitos: durabilidade, precisão, baixo preço
• Material: iglidur i6
• Indústria: Automóvel
• Sucesso através da colaboração: Excelente precisão; sem desgaste; fabrico rápido e económico; isento de lubrificação

A aplicação:
Encontrar peças sobresselentes para carros clássicos é geralmente difícil, se não impossível. É um problema conhecido, especialmente para veículos invulgares e modelos raros. Jörg Pühler, o dono de um Stanley 750B de 1924, estava à procura de uma peça sobresselente para o conta-quilómetros do seu velocímetro.
A peça original tinha sido completamente danificada devido ao desgaste e ao trabalho feito no carro pelo anterior proprietário. O serviço de impressão 3D online da igus forneceu uma solução: o veio necessário, a engrenagem sem fim e a roda dentada foram impressos de forma económica e num curto espaço de tempo, com o polímero iglidur i6 SLS resistente ao desgaste.
 

Comparação da engrenagem sem-fim (antiga) e da engrenagem sem-fim em polímero impressa em 3D feita de iglidur I6 (nova). Fonte: Dr. Jörg Pühler

Problema

No velocímetro Stewart Warner, a roda dentada no primeiro veio intermediário que liga com a engrenagem sem-fim no veio de entrada não estava em condições de funcionar.  O pinhão já não estava encaixado com na engrenagem sem-fim. Devido ao trabalho realizado no velocímetro pelo proprietário anterior, foi impossível determinar as dimensões correctas. O fabrico de uma peça sobresselente exigiu várias tentativas e um material que fosse estável, permitisse uma alta precisão e fosse adequado para uso contínuo.  

Solução

Com o serviço de impressão igus 3D, foi feita a partir do iglidur I6, uma peça sobresselente totalmente funcional. Graças ao fabrico rápido e económico com o método de sinterização a laser, foi fácil para o proprietário do carro de coleção testar na prática várias variantes do componente. Graças ao polímero de elevada performance utilizado com lubrificantes sólidos incorporados, o componente já não precisa de ser lubrificado. Mesmo depois de estar a ser utilizado por mais de  3000 quilómetros, não foi detetado nenhum sinal de desgaste.  

O que causou o desgaste da engrenagem sem-fim do velocímetro?

O velocímetro de um carro antigo Stanley 750B construído em 1924 já não funcionava - o conta-quilómetros estava defeituoso. A causa do defeito foi encontrada pelo proprietário como sendo a roda dentada que se encontrava no primeiro veio intermédio e emendada com a engrenagem sem-fim no veio de entrada. Devido ao desgaste, o pinhão já não estava ligado à engrenagem ao parafuso sem fim.
 
O problema foi causado pelo mecanismo de três secções do conta quilómetros: os mostradores tinham uma folga axial de cerca de 0,2 mm e não havia nenhuma anilha de mola que pressionasse os mostradores uns contra os outros. Ocasionalmente, um pequeno dispositivo de transferência deslizava entre os mostradores e bloqueava o mecanismo de contagem. Uma anilha de latão ligeiramente curva, de 0,1 mm de espessura, colocada lateralmente, eliminou a folga axial para que o bloqueio já não ocorresse.

Para o velocímetro Stewart Warner, Chicago, tipo M-9 , não foi possível adquirir, inicialmente, uma peça sobressalente. Fonte: Dr. Jörg Pühler

Várias tentativas para obter uma peça sobresselente funcional

Após a causa do defeito ter sido eliminada, foi possível iniciar o fabrico de uma peça sobresselente. Com a ajuda do software CAD gratuito, o Dr. Pühler conseguiu criar um ficheiro CAD com um modelo 3D do componente que era necessário A primeira encomenda através do serviço de impressão 3D da igus foi processada sem complicações e a peça sobressalente acabada foi recebida passados poucos dias. 
 
O material era estável e mesmo os mais pequenos detalhes foram reproduzidos na perfeição. O veio encaixou imediatamente nos casquilhos e a engrenagem sem-fim para a saída encaixou com precisão. No entanto, verificou-se que o pinhão original se encontrava tão desgastado que as dimensões estimadas da engrenagem eram demasiado pequenas.  

O dano ao componente original foi tão grande que nem foi possível determinar as dimensões corretamente. Fonte: Dr. Jörg Pühler

Teste de peças sobressalentes impressas em 3D: será que vai passar no teste de resistência?

Apenas um parâmetro no modelo CAD teve de ser alterado, após o qual a segunda versão foi rapidamente enviada para impressão.  O segundo exemplar também funcionou bastante bem e passou um curto teste de resistência. Como começou a apresentar uma ligeira avaria a baixas rotações, foi necessário fazer uma terceira versão com um módulo de rodas dentadas adaptado e um ângulo na rosca. O terceiro exemplar funcionou perfeitamente e encaixou corretamente.
 
Uma grande vantagem do fabrico de aditivos é que as mudanças podem ser implementadas rapidamente e com pouco esforço. A adaptação do modelo digital e também o conveniente processo de encomenda online e o rápido fabrico tornam possível implementar adaptações de protótipos e peças sobressalentes de forma rápida e económica.
 
A dificuldade com o fabrico de peças sobressalentes através da impressão 3D é muitas vezes a criação de um modelo 3D adequado. Na Internet, existem inúmeros tutoriais e ferramentas online gratuitas para a criação de modelos CAD. Também no website da igus, existem vários configuradores CAD gratuitos que os utilizadores inexperientes podem utilizar para rodas dentadas, casquilhos e porcas trapezoidais, entre outras coisas. As pessoas que não querem fazer este trabalho sozinhas podem encontrar ajuda para a criação de peças sobressalentes impressas em 3D nos websites de workshops online para amadores e outras atividades de reparação.  

Banco de ensaio - teste de parafuso sem fim impressa em 3D feita de iglidur I6 Fonte: Dr. Jörg Pühler

Peças sobresselentes impressas em 3D de excelente qualidade para carros vintage

Após o veio ter sido minuciosamente testado no banco de ensaios, foi instalado no velocímetro, que, por sua vez, foi novamente instalado no carro vintage. Uma vantagem significativa do iglidur i6 é oferecida pelos lubrificantes sólidos incorporados no plástico, uma vez que é graças a eles que os componentes são isentos de lubrificação - mesmo que a peça com que está a interagir seja feita de metal. 

Depois de ter sido utilizada durante mais de 2000 quilómetros, a engrenagem sem-fim impressa continua em bom estado, sem quaisquer sinais evidentes de desgaste. Os ligeiros vestígios de desgaste metálico que podem ser vistos na imagem provêm do parafuso sem-fim de condução e foram causados na fase inicial do teste, mas não mudaram visivelmente durante a utilização posterior.

Mesmo após 3000 quilómetros, a engrenagem sem-fim não mostra sinais de desgaste. Fonte: Dr. Jörg Pühler