Melhorar a tecnologia, reduzir os custos - Com a impressão 3D e o print2mold para reduzir os custos e aumentar a duração de vida dos casquilhos deslizantes

• O que era necessário: casquilhos deslizantes com geometria especial
• Método de produção: sinterização a laser e print2mold
• Requisitos: boas propriedades de deslizamento no alumínio, elevada resistência ao desgaste a alta velocidade, geometria complexa
• Material: iglidur i3 (sinterização a laser) e iglidur J2 (p2m)
• Indústria: instalações de separação de resíduos
• Sucesso através da colaboração: elevada duração de vida sob elevada carga, custos unitários significativamente reduzidos, elevada liberdade de desenho

 
Visão geral da aplicação:
a ZenRobotics, empresa finlandesa, fabrica centrais de separação de resíduos industriais, controladas por IA que proporcionam uma separação dos resíduos automática, de elevada qualidade, rápida e segura em todo o mundo. Dependendo do ambiente, as condições nas instalações são muito exigentes - o pó, partículas e outros materiais nos resíduos são habituais. Apesar destas circunstâncias, as instalações devem ser capazes de separar os resíduos de forma rápida e fiável. O novo "FastPicker" precisava de casquilhos deslizantes que pudessem resistir às elevadas forças de torção que ocorrem durante a aceleração axial. Os projetistas tiveram a idea de casquilhos deslizantes impressos em 3D que são colocados em veios de alumínio com uma ranhura para impedir a rotação. Os casquilhos podem suportar velocidades lineares de 3 m/s com acelerações radiais e axiais. A grande liberdade no desenho da impressão 3D, possibilitou a adaptação da geometria dos casquilhos ao veio de alumínio com ranhura. No passo seguinte, os moldes de injeção foram fabricados adicionalmente com os chamados moldes rápidos para tirar partido da diversidade do material de injeção.
 

Aplicação no FastPicker. O sistema de separação de resíduos separa automaticamente com um reconhecimento de IA.

Problema

Durante a fase de teste de um novo sistema de separação de resíduos "FastPicker", da empresa ZenRobotics da Finlândia, rapidamente se tornou claro que os casquilhos clássicos não conseguiam resistir às forças de torção durante a aceleração axial se o centro de massa não estiver localizado no centro do veio em movimento. A rotação deve ser inicialmente interrompida por elementos de bloqueio. No entanto, falharam rapidamente devido à elevada carga. Para além dos batentes, os casquilhos standard da gama da igus foram utilizados pela primeira vez para suportar a aceleração radial e axial.
 

Solução

No final, foram utilizados casquilhos deslizantes com uma geometria especial. Foram feitos pela primeira vez a partir do plástico de elevada performance iglidur I3, utilizando o processo de sinterização a laser, de forma a caberem no veio de alumínio com ranhuras e assim parar a rotação. A empresa passou então a utilizar Moldes rápidos de forma a poder utilizar a diversidade materiais na injeção. Os processos rápidos de fabrico ou print2mold também podem reduzir os custos até 80%. O molde para injeção pode ser produzido em poucos dias e está imediatamente pronto a ser utilizado. A liberdade de desenho da impressão 3D torna-a ideal para geometrias especiais dos casquilhos.

Sobre os protótipos e pequenas séries

A impressão 3D e o print2mold têm uma coisa em comum: são económicas a partir de uma pequena quantidade. A produção de componentes com moldes de injeção feitos por maquinação só é económica a partir de mais de 10.000 unidades. A impressão 3D, em particular, pode convencer na fase de teste das aplicações com a sua elevada velocidade de fabrico e utilização imediata. Dependendo do componente, está pronto a ser enviado em 1 a 3 dias e pode ser facilmente encomendado no serviço de impressão 3D online. A ZenRobotics também utilizou casquilhos deslizantes impressos em 3D para o veio de alumínio com uma ranhura para o primeiro protótipo. A empresa escolheu então 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. Os casquilhos finais foram feitos em iglidur J2. Neste caso, o componente de print2mold custou apenas um décimo do componente de sinterização a laser (cerca de 49 euros/unidade) a cerca de 5 euros/unidade, e a partir de 100 peças, o molde também se pagou a si próprio. O plástico resistente tem boas propriedades mecânicas, é económico e tem boa resistência aos meios. Além disso, os lubrificantes sólidos integrados tornam supérflua a lubrificação externa dos casquilhos.

O eixo em alumínio com ranhuras é impedido de rodar devido à geometria dos casquilhos deslizantes.

Fabrico rápido com print2mold da igus

Quando a velocidade é essencial, a impressão em 3D é a solução para produzir por injeção. Dependendo da geometria, a impressão leva aprox. 12-24 horas, e o molde está pronto a utilizar de imediato. O processo print2mold, conhecido como fabrico rápido, permite a produção económica de protótipos avançados e pequenas séries. É particularmente económico em quantidades de 1 a 10.000 peças (sem quantidade mínima), em comparação com os moldes de injeção maquinados. As peças resistentes ao desgaste podem assim ser produzidas com uma redução de custo até 80%. A qualidade das peças injetadas do print2mold é a mesma que com o processo convencional de moldagem por injeção. Os processos de desenvolvimento podem ser significativamente acelerados com o processo print2mold e a variedade de materiais que existe com a injeção regular é também mantida.
 

O processo desde a conceção do molde até à injeção no processo de print2mold.