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: Casquilho deslizante com geometria especial
• Processo de fabrico: Sinterização selectiva a laser & print2mold
• Requisitos: Boas propriedades de deslizamento com o parceiro de contacto em alumínio, elevada resistência à abrasão a altas velocidades, geometria complexa
• Material: iglidur i3 (SLS) & iglidur J2 (p2m)
• Indústria: Fábricas de separação de resíduos
• Sucesso através da cooperação: Elevada vida útil com cargas pesadas, custos unitários significativamente reduzidos, elevada liberdade de design

A aplicação num relance:
A empresa finlandesa ZenRobotics fabrica sistemas de separação de resíduos industriais, controlados por IA, que garantem uma separação de resíduos automática, de alta qualidade, rápida e segura em todo o mundo. Dependendo do ambiente, as condições para os sistemas são muito duras - pó e outras surpresas interessantes nos resíduos estão na ordem do dia. Apesar destas condições, os sistemas devem ser capazes de separar os resíduos de forma rápida e fiável. Para o novo sistema "FastPicker", foram procurados casquilhos deslizantes que pudessem suportar as elevadas forças de torção que surgem durante a aceleração axial. Os criadores criaram rótulas impressas em 3D que são montadas em eixos de alumínio com um perfil ranhurado para evitar a rotação. As chumaceiras podem suportar velocidades lineares de 3 m/s com acelerações radiais e axiais. Graças à grande liberdade de conceção da impressão 3D, foi possível adaptar a geometria das chumaceiras ao eixo de alumínio ranhurado. O passo seguinte envolveu o fabrico aditivo na chamada ferramenta de moldagem por injeção Rapid Tooling, a fim de poder utilizar a diversidade de materiais da moldagem por injeção.

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

Por fim, foram utilizados os casquilhos deslizantes da igus com geometria especial. Começaram por ser fabricados a partir do plástico de alto desempenho iglidur i3, utilizando o processo de sinterização a laser, de modo a encaixarem no eixo de alumínio ranhurado e, assim, pararem a rotação. A empresa mudou então para o Rapid Tooling de forma a utilizar a diversidade de materiais do processo de moldagem por injeção. O processo de Rapid Tooling ou print2mold pode também reduzir os custos até 80%. O molde para a moldagem por injeção pode ser produzido em poucos dias e está imediatamente pronto a ser utilizado. A liberdade de design que a impressão 3D oferece tornou-a ideal para a geometria especial das chumaceiras.

A impressão 3D e a print2mold têm uma coisa em comum: são rentáveis a partir de um pequeno número de unidades. A produção de componentes com ferramentas de moldagem por injeção feitas à máquina só é rentável em termos de preço a partir de uma quantidade de mais de 10.000 componentes. Na fase de teste das aplicações, a impressão 3D, em particular, pode impressionar pela sua elevada velocidade de produção e prontidão imediata para utilização. 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 rolamentos impressos em 3D para um protótipo inicial do eixo de alumínio com um perfil ranhurado. A empresa optou então pelo processo print2mold, no qual a ferramenta de moldagem por injeção é produzida através da impressão 3D. Os factores decisivos foram a variedade de materiais e os baixos custos unitários associados à moldagem por injeção. Os rolamentos finais foram feitos de iglidur J2. Neste caso, o componente print2mold custou apenas um décimo do componente SLS (aprox. €49/peça) a cerca de €5/peça e o molde também se pagou a si próprio a partir de 100 peças. O plástico robusto tem boas especificações mecânicas, é económico e tem boa resistência aos meios. Para além disso, os lubrificantes sólidos integrados tornam supérflua a lubrificação externa dos casquilhos deslizantes.

Quando a rapidez é essencial, a impressão 3D é a solução para o fabrico de um molde de injeção. Dependendo da geometria, a impressão demora cerca de 12-24 horas e a ferramenta está pronta a ser utilizada imediatamente a seguir. O processo print2mold, conhecido como Rapid Tooling, permite a produção económica de protótipos avançados e de pequenos volumes. É mais rentável em quantidades até 10.000 (sem quantidade mínima) do que os moldes de injeção produzidos mecanicamente. As peças resistentes ao desgaste podem ser produzidas com uma redução de custos até 80%. A qualidade das peças moldadas por injeção print2mold é a mesma que a do processo de moldagem por injeção convencional. Os processos de desenvolvimento podem ser muito acelerados utilizando o processo print2mold e a variedade de materiais da moldagem por injeção normal também é mantida.