Fabrico rápido e económico de peças especiais complexas

• O que era necessário: elementos deslizantes com geometrias complexas
• Método de produção: Sinterização a laser
• Requisitos: Propriedades de deslizamento otimizadas, auto-lubrificante, resistentes
• Material: iglidur I3
• Indústria: Automóvel
• Sucesso para o cliente: Fabrico económico e rápido de pequenos lotes. Componentes resistentes com funcionamento a seco.

Os condutores de automóveis que não podem usar as suas pernas podem agora acelerar com as mãos no volante graças ao anel de aceleração digital da Darios. Desenvolvido pela Kempf na Alsácia, o elegante e discreto anel de aceleração garante uma condução segura e confortável e pode ser integrado na maioria dos veículos de transmissão automática. O desafio que os engenheiros enfrentaram ao adaptar o anel de aceleração aos volantes planos foi conseguir que o anel acompanhasse o movimento de oscilação do volante. A solução assumiu a forma de elementos deslizantes especiais em iglidur i3 para impressão 3D otimizado e valeu à empresa o prémio manus 2019 para soluções inovadoras com casquilhos em plástico.

Podem ser fabricadas peças especiais complexas, a partir do plástico de sinterização a laser auto-lubrificante iglidur i3, no serviço de impressão 3D, em 24 horas. As peças impressas com polímeros deslizantes iglidur têm uma elevada resistência ao desgaste e uma duração de vida previsível. 

 

A posição do anel de aceleração é detetada por dois sensores e transmitida através de um cabo ligado a um computador localizado por baixo do painel lateral. Cada modelo de volante é medido com um scanner 3D de modo a integrar de forma otimizada o mecanismo, os sensores e uma placa de circuito impresso DARIOS. Fonte: Kempf

Problema

Para fabricar anéis de aceleração para volantes compactos, o cliente necessita regularmente de elementos deslizantes especiais que são unidos e deslizam com o volante num anel metálico. São necessários mais de 200 elementos para cada volante. A única opção para a realização deste movimento é a conceção de elementos deslizantes especiais com uma geometria complexa envolvendo numerosos cortes, tornando a produção com métodos de fabrico convencionais não só difícil, como também muito dispendiosa. Existe uma garantia de 30 anos para os auxiliares de condução Kempf, os elementos deslizantes especiais devem ser extremamente resistentes e fiáveis. Os componentes não podem ser lubrificados pois estão permanentemente instalados dentro da manga de couro do anel do acelerador.

Solução

As estruturas complexas e os cortes inferiores dos elementos deslizantes especiais só podem ser produzidos eficientemente com a fabricação aditiva. O iglidur I3, um polímero de elevada performance com propriedades de deslizamento otimizadas, deu à Kempf o material ideal para imprimir os elementos delicados. Sinterizados a laser em 24 horas, os elementos deslizantes especiais não necessitam de lubrificação ou manutenção para deslizarem suavemente. Apesar da elevada quantidade de encomendas (mais de 10.000 unidades por encomenda), a grande complexidade dos elementos deslizantes especiais tornou a impressão 3D ainda mais económica do que a injeção.  

O anel de aceleração digital Darios permite que ambas as mãos permaneçam no volante. O condutor também pode conduzir e acelerar com uma mão e acionar o travão de mão com a outra mão. Fonte: Kempf

Conduzir apenas com as mãos: Darios, o anel de aceleração digital no volante

 "O anel acelerador é o produto da melhor qualidade do mercado. O seu acabamento é soberbo e a sua fiabilidade inabalável. Até agora, percorri um total de 785 000 quilómetros sem problemas técnicos. Sim, 785 000 quilómetros, ou 19.625 voltas ao mundo."

Esta é apenas uma das muitas referências da satisfação dos clientes que utilizam a Darios. E não admira, afinal, que a Kempf insista na mais elevada qualidade dos seus produtos e ofereça aos seus clientes uma garantia de 30 anos em todos os seus auxiliares de condução.

A KEMPF foi fundada em 1955 por Hans Kempf, que teve dificuldade em andar após sofrer de poliomielite. Como mecânico entusiasta, inventou o anel de aceleração a fim de poder conduzir com as duas mãos no volante. Quando morreu em 2002, tinha readaptado mais de 100 000 veículos.

O sistema de acelerador manual desenvolvido pela Kempf é o único disponível no mercado que se adapta à velocidade do veículo: a baixas velocidades, a aceleração é suave, progressiva e económica, enquanto que a altas velocidades, a aceleração é dinâmica para garantir uma condução mais segura e permitir manobras de ultrapassagem rápidas de forma precisa e fácil. Todas as funções habituais do volante, tais como as funções de ajuste, airbag e buzina são mantidas. Os pedais também continuam a ser capazes de funcionar – o Darios pode ser desativado com um interruptor para que outros condutores possam conduzir o veículo da forma habitual.

O anel de aceleração pode ser instalado em quase todos os carros com transmissão automática. Encaixa-se perfeitamente e elegantemente no design do interior. Fonte: Kempf

Aceleração precisa graças ao movimento livre da manga

Para acelerar, o anel é pressionado na direção do volante. Isto requer apenas uma quantidade muito pequena de força (cerca de três newtons). O curso entre o estado parado e a aceleração total é de apenas cerca de 18 mm. Quando o volante desliza de volta para a posição central após uma curva, a manga de rotação livre permite uma aceleração precisa quando o veículo faz a curva, independentemente da posição do volante. Ambas as mãos podem permanecer no volante quando o Darios está a ser operado, mas o anel de aceleração também pode ser operado com apenas uma mão de modo a operar o travão de mão com a outra. 

Com a sua capa de couro fino, o anel de aceleração adapta-se de forma harmoniosa ao interior dos veículos e até a cor do couro pode ser escolhida. Desde que o Darios 211 foi desenvolvido, muitos carros têm agora volantes planos. Este anel de aceleração é plano mas também tem uma manga de rotação livre. Mas como pode um anel plano ser equipado com uma tampa deslizante? 

Muitos veículos novos têm volantes achatados. O anel de aceleração tinha portanto de ter um desenho redondo, o que para estes veículos apresentava alguns problemas técnicos difíceis aos construtores. Fonte: Kempf

Mais de 200 elementos deslizantes especiais em iglidur I3 garantem um deslizamento sem atrito

A nova tendência de equipar os veículos com volantes achatados em vez de redondos apresentou aos engenheiros da Kempf um grande desafio. Para um volante achatado, um anel de aceleração tem de ter o memo perfil tanto por razões técnicas como estéticas. O dispositivo discreto que parece ser uma parte natural do veículo está, na realidade, cheio de numerosos detalhes complexos. Equipar um anel de aceleração redondo com uma manga deslizante é mais fácil. Cobrir um anel de aceleração achatado com uma manga que gira tão livremente como um redondo exige uma solução tecnicamente complexa.  
 
Os responsáveis pelo desenvolvimento de produtos da Kempf encontraram esta solução em colaboração com a equipa de impressão 3D da igus. No novo Darios 211, o primeiro anel de aceleração achatado do mundo, são utilizados componentes fabricados aditivamente em polímero iglidur I3 que tem características de deslizamento otimizadas. O anel de aceleração achatado tem mais de duzentos desses elementos que são unidos de forma flexível. Formam um anel deslizante em torno do núcleo metálico do anel de aceleração e permitem assim um deslizamento sem problemas da manga. Por esta solução especialmente inovadora, a empresa Kempf recebeu o prémio manus de bronze na Feira de Hannover em 2019.

Um anel de aceleração Darios 211 contém mais de 200 elementos deslizantes especiais complexos que permitem o deslizamento sem atrito da manga de couro sobre o anel metálico. Fonte: Kempf

Vantagens dos elementos deslizantes especiais impressos em iglidur I3

Os engenheiros decidiram imprimir em 3D os complexos sliders especiais, devido aos numerosos cortes, por injeção, tornando-a muito complicada e por isso dispendiosa. A fabricação aditiva não impõe quaisquer restrições no que diz respeito às regras de desenho, o que torna económico o fabrico de componentes com geometrias complexas. Também elimina os custos de moldes.

Uma das razões mais importantes para escolher o iglidur I3 como material de fabrico do slider especial foram os lubrificantes sólidos que este contém. Não é necessária manutenção de componentes, e a duração de vida do componente aumenta consideravelmente, uma vez que quase não há desgaste. O iglidur I3 é um pó SLS que pode ser processado por todas as máquinas de sinterização a laser convencionais. O pó é derretido com um laser, camada após camada, permitindo assim a reprodução precisa de estruturas finas. Dependendo do tamanho do componente, podem ser fabricados vários milhares de peças num processo de impressão de aproximadamente 24 horas. O cliente beneficia não só da elevada redução de custos mas também da rapidez de fabrico e prazos de entrega. Outra característica especial que só a sinterização a laser permite nesta forma, é a impressão de embalagens para as peças de filigree no mesmo processo de impressão. Os custos de embalamento e o trabalho que envolve são evitados e não existe o risco de perda ou dano de componentes individuais.

O iglidur I3 é o material mais frequentemente utilizado no serviço de impressão 3D da igus. Para além da sua adequação a diferentes aplicações deslizantes, demonstra os seus pontos fortes como um dos melhores polímeros do mercado para rodas dentadas impressas em 3D.