Dal prototipo al prodotto finale - cuscinetti a sfere pronti per l'installazione prodotti con stampante 3D

• Cosa serviva? Cuscinetti lisci per lo sterzo nel veicolo stampato in 3D
• Metodo di produzione: estrusione
• di filamento (FDM) Requisiti: gioco ridotto, elevata resistenza, elevata resistenza all'abrasione
• Materiale: iglidur i150
• Settore: industria automobilistica
• Successo attraverso la cooperazione: buona qualità della superficie, produzione più rapida grazie alla stampa 3D senza utensili, più tempo per lo sviluppo, gioco del cuscinetto ridotto

o nullo L'applicazione in sintesi:
nel suo progetto "Chameleon", l'azienda britannica Scaled 3D ha sviluppato un veicolo a quattro ruote realizzato esclusivamente con componenti stampati in 3D. Durante i test del veicolo, il design del sistema di sterzo ha attirato attenzioni negative. I cuscinetti dello sterzo avevano troppo gioco e molta usura. Affinché l'applicazione rimanesse completamente stampata in 3D, l'azienda ha iniziato a cercare un materiale resistente e resistente all'usura che fosse più adatto per i punti di appoggio. Dopo vari test in formati grandi e piccoli con il tribofilamento iglidur i150, il team di sviluppo ha finalmente progettato un cuscinetto liscio in cinque parti che aveva pochissimo gioco ed era significativamente più resistente all'abrasione rispetto ai cuscinetti realizzati in plastica convenzionale. Ciò ha reso possibile soddisfare la condizione che il cuscinetto dovesse continuare a provenire dalla stampante 3D.

Il sistema di sterzo del veicolo aveva troppo gioco e divenne rapidamente impreciso. Correva anche il rischio di usurarsi rapidamente. Quindi dovevano essere realizzati cuscinetti dello sterzo con molto meno gioco che si adattassero alla forma esistente del resto del veicolo. La profondità del cuscinetto liscio non doveva superare i 20 mm. Il cuscinetto inferiore dei due doveva anche avere un anello interno diviso per consentire il montaggio con il piantone dello sterzo, che ha due serie di bulloni radiali a ciascuna estremità. I componenti dovevano anche avere una resistenza significativamente maggiore rispetto ai cuscinetti installati in precedenza realizzati in PLA standard.

Scaled 3D ha trovato il materiale perfetto per il suo progetto "Chameleon" nel tribofilamento iglidur i150-PF tribologicamente ottimizzato. Il filamento è molto facile da lavorare in una stampante di grandi volumi e offre buone proprietà meccaniche in termini di resistenza, tenacità e adesione degli strati in applicazioni scorrevoli. Il cuscinetto è stato convertito in un cuscinetto a sfere a cinque pezzi che è stato inizialmente testato come prototipo. Durante i test, il gioco nel cuscinetto era molto basso sotto carichi eccentrici durante la rotazione. I test nella fase di sviluppo erano già molto significativi, poiché i componenti finali sarebbero stati realizzati con lo stesso processo.

L'obiettivo principale del progetto "Chameleon" del Regno Unito era sviluppare un veicolo che provenisse interamente dalla stampante 3D. L'idea alla base del progetto era il passaggio dalla produzione di massa alla produzione rapida e specifica per il cliente. Allo stesso tempo, la produzione additiva senza utensili avrebbe dovuto consentire l'utilizzo di materiale riciclato. Secondo Scaled 3D, in futuro sarà possibile utilizzare materiale riciclato al 100% nei veicoli e nelle strutture stampati in 3D. Finora, il team Chameleon è riuscito a lavorare con il 30% di materiale riciclato nel primo prototipo del 2020. La velocità con cui le parti possono essere stampate in 3D è di particolare beneficio per questo progetto: un tempo di stampa massimo di 83 minuti per una parte di grandi dimensioni (1,375 kg) ha significato che queste parti potevano essere disegnate, stampate e testate lo stesso giorno. Il grande vantaggio di velocità rispetto a processi come la fresatura e lo stampaggio a iniezione ha avuto un'influenza molto positiva sulla libertà di sviluppo del veicolo, che è stata supportata dalla libertà di progettazione nella geometria delle parti.

Per avere una panoramica delle proprietà tribologiche del tribofilamento iglidur i150, l'azienda ha prima testato i componenti in un piccolo formato. Per prima cosa sono stati stampati cilindri annidati, le cui superfici non trattate erano già di ottima qualità rispetto ad altri materiali. Poi sono state stampate parti in grande formato, e la loro buona qualità superficiale era una delle loro caratteristiche impressionanti. Il cuscinetto a sfere da sostituire è stato quindi ristampato da iglidur i150. Le piste I150 e la gabbia del cuscinetto a sfere si sono dimostrate dei buoni partner di scorrimento per un funzionamento a basso attrito. Alla fine è stato creato un cuscinetto a sfere in cinque pezzi.

Durante i test sul cuscinetto a sfere iglidur i150, il gioco era molto basso sotto carichi eccentrici durante la rotazione. È stato quindi sviluppato un sistema a doppio cuscinetto per adattarsi al sistema di sterzo Chameleon. Secondo Scaled 3D, la qualità di stampa dei cuscinetti iglidur i150 è paragonabile a quella dell'ASA e molto migliore del PLA convenzionale. Nonostante un'altezza dello strato di 1 mm, la finitura superficiale era molto buona. Oltre alla buona qualità dei componenti, l'azienda è anche soddisfatta della facilità di assemblaggio delle parti. Il tribofilamento è adatto sia per piccole applicazioni che per progetti con la stampante su larga scala. Ha buone proprietà meccaniche ed è quindi adatto alla maggior parte delle applicazioni e delle stampanti 3D. iglidur i150 è anche conforme agli alimenti secondo il Regolamento UE 10/2011 ed è adatto per applicazioni nei settori alimentare e degli imballaggi.