Melhorar a tecnologia, reduzir os custos - custos unitários mais longos e uma duração de vida mais longa dos casquilhos deslizantes com impressão 3D e moldagem por injeção

• O que era necessário: casquilhos deslizantes com geometria especial
• Processo de fabrico: sinterização a laser e moldagem por injeção
• Requisitos: boas propriedades de deslizamento com o material de transmissão em alumínio, elevada resistência ao desgaste a altas velocidades, geometria complexa
• Material: iglidur i3 (sinterização a laser) e iglidur J2
• Indústria: centrais de separação de resíduos
• Sucesso através da cooperação: elevada duração de vida apesar das elevadas cargas, custos unitários significativamente reduzidos, elevado grau de liberdade de projeto

A aplicação:
A empresa finlandesa ZenRobotics fabrica sistemas industriais de separação de resíduos controlados por IA que asseguram uma elevada separação de resíduos com qualidade, rápida e segura em todo o mundo. Dependendo do ambiente, as condições para os sistemas são muito adversas - o pó e outras surpresas interessantes nos resíduos ocorrem diariamente. Apesar destas condições, os sistemas devem ser capazes de separar os resíduos de forma rápida e fiável. Para o novo sistema "FastPicker" eram necessários casquilhos deslizantes que pudessem resistir às elevadas forças de torção que surgem durante a aceleração axial. Foram criados casquilhos deslizantes impressos em 3D que são montados 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. Graças ao elevado grau de liberdade de desenho na impressão 3D, foi possível adaptar a geometria dos casquilhos ao veio de alumínio com ranhura. O passo seguinte envolveu o fabrico de um molde de injeção para utilizar a diversidade de materiais da injeção.

Durante a fase de teste do novo sistema de separação de resíduos "FastPicker" da ZenRobotics na Finlândia, rapidamente ficou claro que os casquilhos deslizantes clássicos não podem suportar as forças de torção durante a aceleração axial se o centro da massa não estiver no centro do eixo móvel. Inicialmente, a rotação deveria ser impedida por elementos de bloqueio. No entanto, estes falharam rapidamente devido à elevada carga. Para além dos batentes, foram inicialmente utilizados casquilhos standard da gama da igus para suportar a aceleração radial e axial.

No final, foram utilizados casquilhos deslizantes da igus com uma geometria especial. Foram produzidos pela primeira vez a partir do plástico de elevada performance iglidur i3 através da sinterização a laser. Assim, encaixam no veio de alumínio com ranhuras e param assim a rotação. De seguida, foi produzido um molde para injeção de acordo com a geometria especial para que fosse possível utilizar a variedade de material injetada. Isto resultou numa redução de custos até 80%.

A impressão 3D e a moldagem por injeção diferem muitas vezes em termos de relação custo-benefício: a impressão 3D muitas vezes compensa a partir de um pequeno número de unidades. A produção de componentes com moldes de injeção feitos por maquinação só vale a pena a partir de mais de 10.000 unidades. A impressão 3D, em particular, marca pontos na fase de teste das aplicações com a sua elevada velocidade de produção e utilização imediata. Dependendo do desenho, as peças estão prontas a enviar em um a três dias e podem ser facilmente encomendadas no serviço de impressão 3D online. Para o seu protótipo, a ZenRobotics também utilizou casquilhos deslizantes impressos em 3D para o eixo de alumínio com um perfil ranhurado. A empresa decidiu então produzir os componentes em quantidades maiores através de moldagem por injeção. Os fatores decisivos foram a variedade de materiais e os baixos custos unitários associados à moldagem por injeção. Os casquilhos finais foram fabricados em iglidur J2. Por cerca de 5 euros/peça, o componente injetado custava apenas um décimo da peça SLS (aprox. 49 euros/peça) e o molde era pago após 100 peças. O plástico robusto tem boas especificações mecânicas, é económico e oferece boa resistência aos meios. Além disso, os lubrificantes sólidos integrados tornam supérflua a lubrificação externa dos casquilhos.