Componenti per orologi resistenti all'usura tramite stampante 3D

• Cosa serviva: Componenti per un orologio
• meccanico Processo di produzione: Estrusione
• di filamenti (FDM) Requisiti: Elevata resistenza all'abrasione, buone caratteristiche meccaniche, precisione dei
• dettagli Materiale: iglidur® i150
• Settore: Modellismo
• Successo attraverso la cooperazione: Maggiore resistenza all'usura, durata di vita significativamente maggiore dei componenti, funzionamento più regolare dello scappamento e quindi del movimento nel suo complesso L'applicazione in sintesi:

Nell'ambito di un progetto Jugend Forscht, Kai Schmidt-Brauns ha costruito un movimento completamente stampabile in 3D e ha confrontato una curva di profilo calcolata matematicamente di uno scappamento di un movimento meccanico con una curva di profilo determinata empiricamente. Per testare le rispettive curve di profilo, ha stampato un movimento meccanico basato sul suo modello matematico. Oltre ai test con componenti realizzati in PLA convenzionale, lo studente di Wolfsburg ha testato le diverse curve di profilo con componenti realizzati in tribofilamento® iglidur® i150. Ciò ha confermato una migliore prestazione dello scappamento con il materiale igus®. Grazie al filamento tribologicamente ottimizzato, i componenti esposti a carichi meccanici particolarmente elevati hanno potuto raggiungere una durata notevolmente maggiore e un funzionamento più regolare rispetto ai componenti realizzati in PLA convenzionale.

Affinché un movimento meccanico funzioni in modo preciso, la geometria di tutti i componenti del meccanismo deve essere determinata esattamente e l'attrito tra le parti mobili deve essere ridotto al minimo. L'obiettivo del progetto di Kai Schmidt-Brauns era progettare un meccanismo di scappamento per il movimento stampabile in 3D e quindi determinarne la geometria utilizzando un modello matematico. Sebbene il modello matematico abbia prodotto un movimento più regolare, è sorta la questione su altri modi per rendere il movimento ancora più preciso. Nei test con componenti stampati in 3D realizzati in PLA convenzionale, le parti pesantemente caricate, come il cricchetto (costituito da una ruota a cricchetto e un anello a cricchetto) nel meccanismo di carica, non avevano una durata di servizio particolarmente elevata.

Dopo i test con il movimento realizzato in PLA convenzionale, Kai Schmidt-Brauns ha sostituito i componenti critici con campioni stampati dal tribofilamento igus® iglidur® i150. Il confronto ha rivelato che lo scorrimento e l'attrito statico tra i componenti realizzati in iglidur® i150 erano significativamente ridotti. Inoltre, grazie all'elevata resistenza all'usura del materiale igus®, la durata utile del cricchetto è stata aumentata ed è stato osservato un funzionamento più regolare dello scappamento.

Jugend Forscht è un concorso tedesco per giovani talenti per studenti dalla quarta elementare fino all'età di 21 anni. I partecipanti possono lavorare e presentare problemi di loro scelta nei campi della matematica, dell'informatica e delle scienze naturali. Come parte di questo concorso, Kai Schmidt-Brauns di Wolfsburg ha prima creato un modello matematico per determinare la geometria esatta dei componenti di un meccanismo di scappamento stampabile in 3D. In particolare, ciò ha coinvolto la curva del profilo della ruota del profilo, che è stato in grado di calcolare da parametri ben definiti. Lo scappamento di un orologio è la parte che determina la precisione dell'orologio. Il meccanismo di scappamento "inibisce" il treno di ingranaggi a intervalli regolari, ad esempio con l'aiuto di un'ancora, e garantisce che un minuto nell'orologio corrisponda a un minuto e non impieghi a volte 61 e a volte 55 secondi. Nella fase successiva del progetto, Kai Schmidt-Brauns ha confrontato la curva del profilo calcolata con una curva del profilo determinata empiricamente. Ha scoperto che il movimento con la curva del profilo calcolata ha una velocità più regolare rispetto alla curva del profilo determinata empiricamente.

Oltre al confronto tra la formula matematica e la curva del profilo determinata empiricamente, Kai Schmidt-Brauns ha testato gli scappamenti con materiali diversi. La scelta è ricaduta sul tribofilamento® iglidur® i150. Con una temperatura del letto di 40 °C, una velocità di stampa di 30 mm/s a un'altezza dello strato di 0,1 mm e una temperatura dell'estrusore di 250 °C, lo studente ha ottenuto i risultati migliori con il filamento di igus®. Rispetto al PLA convenzionale, è stato anche in grado di determinare un movimento significativamente più regolare dello scappamento durante una prova. Oltre ai risultati nello scappamento, il filamento tribologicamente ottimizzato è stato in grado di fornire un miglioramento con la sua resistenza all'usura in componenti fortemente caricati. L'anello di arresto del cricchetto (vedi immagine), che si trova nel meccanismo di carica dell'orologio, ha dovuto essere sostituito significativamente più spesso con il PLA convenzionale che con iglidur® i150. Inoltre, è stato possibile registrare una maggiore tenacità e flessibilità rispetto a quella realizzata in PLA convenzionale, attraverso test con una molla a spirale stampata in iglidur® i150.

Oltre a iglidur® i150, igus® offre molti altri filamenti tribologicamente ottimizzati per la stampa 3D. Hanno tutti in comune il fatto di essere destinati ad applicazioni scorrevoli grazie alla loro elevata resistenza all'abrasione. iglidur® i150 può essere lavorato molto facilmente come i filamenti PLA e PETG. Nel test di usura del laboratorio di prova igus®, i tribofilamenti igus® hanno prestazioni fino a 50 volte migliori rispetto alle plastiche convenzionali come PLA e ABS (vedere l'immagine). È inoltre conforme al cibo in conformità con il regolamento UE 10/2011 e quindi adatto per le corrispondenti applicazioni nel settore alimentare e degli imballaggi. Il filamento multiuso è particolarmente adatto per i principianti della stampa grazie alla sua facilità di lavorazione. Il servizio di stampa 3D è disponibile anche in qualsiasi momento con un tempo di consegna di 1-3 giorni se è richiesto l'aiuto di esperti.