Tech Up, Cost Down - Con stampa 3D e print2mold per ridurre i costi unitari e per una maggiore durata dei cuscinetti

• Cosa serviva: cuscinetto a strisciamento con geometria speciale
• Processo di produzione: sinterizzazione laser selettiva e print2mold
• Requisiti: buone proprietà di scorrimento con il partner di accoppiamento alluminio, elevata resistenza all'abrasione ad alte velocità, geometria complessa
• Materiale: iglidur i3 (SLS) eiglidur J2 (p2m)
• Settore: impianti di separazione dei
• rifiuti Successo attraverso la cooperazione: elevata durata utile con carico pesante, costi unitari notevolmente ridotti, elevata libertà

di progettazione L'applicazione in sintesi:
l'azienda finlandese ZenRobotics produce sistemi industriali di separazione dei rifiuti controllati dall'intelligenza artificiale che garantiscono una separazione automatica, di alta qualità, rapida e sicura dei rifiuti in tutto il mondo. A seconda dell'ambiente, le condizioni per i sistemi sono molto dure: polvere e altre interessanti sorprese nei rifiuti sono all'ordine del giorno. Nonostante queste condizioni, i sistemi devono essere in grado di separare i rifiuti in modo rapido e affidabile. Per il nuovo sistema "FastPicker" sono stati cercati cuscinetti a strisciamento in grado di resistere alle elevate forze di torsione che si verificano durante l'accelerazione assiale. Gli sviluppatori hanno ideato cuscinetti a strisciamento stampati in 3D che sono montati su assi in alluminio con un profilo scanalato per impedire la rotazione. I cuscinetti a strisciamento possono sopportare velocità lineari di 3 m/s con accelerazioni radiali e assiali. Grazie alla grande libertà di progettazione nella stampa 3D, è stato possibile adattare la geometria dei cuscinetti a strisciamento all'asse scanalato in alluminio. Il passo successivo ha coinvolto la produzione additiva nel cosiddetto utensile per stampaggio a iniezione Rapid Tooling per poter utilizzare la diversità dei materiali dello stampaggio a iniezione.

Durante la fase di test di un nuovo sistema di selezione dei rifiuti "FastPicker" di ZenRobotics in Finlandia, è diventato subito chiaro che i classici cuscinetti a strisciamento non possono sopportare le forze di torsione durante l'accelerazione assiale se il centro di massa non si trova al centro dell'asse mobile. Inizialmente, la rotazione doveva essere fermata da elementi di arresto. Tuttavia, questi si sono rapidamente guastati a causa del carico pesante. Oltre agli elementi di arresto, sono stati inizialmente utilizzati cuscinetti a strisciamento standard della gamma igus per resistere all'accelerazione radiale e assiale.

Infine, sono stati utilizzati cuscinetti a strisciamento igus con geometria speciale. Sono stati inizialmente realizzati in plastica ad alte prestazioni iglidur i3 utilizzando il processo di sinterizzazione laser per adattarsi all'asse in alluminio scanalato e quindi arrestare la rotazione. L'azienda è poi passata a Rapid Tooling per utilizzare la diversità dei materiali del processo di stampaggio a iniezione. Il processo Rapid Tooling o print2mold può anche ridurre i costi fino all'80%. Lo stampo per stampaggio a iniezione può essere prodotto in pochi giorni ed è immediatamente pronto per l'uso. La libertà di progettazione offerta dalla stampa 3D lo ha reso ideale per la geometria speciale dei cuscinetti a strisciamento.

La stampa 3D e print2mold hanno una cosa in comune: sono redditizie a partire da un numero ridotto di unità. La produzione di componenti con utensili per stampaggio a iniezione realizzati a macchina vale la pena in termini di prezzo solo a partire da una quantità di oltre 10.000 componenti. Nella fase di test delle applicazioni, la stampa 3D in particolare può stupire per la sua elevata velocità di produzione e l'immediata prontezza all'uso. A seconda del componente, è pronto per la spedizione in 1-3 giorni e può essere facilmente ordinato presso il servizio di stampa 3D online. ZenRobotics ha utilizzato anche cuscinetti stampati in 3D per un prototipo iniziale per l'asse in alluminio con un profilo scanalato. L'azienda ha quindi scelto il processo print2mold, in cui l'utensile per stampaggio a iniezione viene prodotto utilizzando la stampa 3D. I fattori decisivi sono stati la varietà di materiali e i bassi costi unitari associati allo stampaggio a iniezione. I cuscinetti finali sono stati realizzati in iglidur J2. In questo caso, il componente print2mold è costato solo un decimo del componente SLS (circa 49 €/pezzo) a circa 5 €/pezzo e lo stampo si è anche ripagato da solo da 100 pezzi. La plastica robusta ha buone specifiche meccaniche, è conveniente e ha una buona resistenza ai media. Inoltre, i lubrificanti solidi integrati rendono superflua la lubrificazione esterna dei cuscinetti a strisciamento.

Quando la velocità è essenziale, la stampa 3D è la soluzione per la produzione di uno stampo a iniezione. A seconda della geometria, la stampa richiede circa 12-24 ore e lo strumento è pronto per l'uso subito dopo. Il processo print2mold noto come Rapid Tooling consente una produzione conveniente di prototipi avanzati e piccoli volumi. È più redditizio in quantità fino a 10.000 (nessuna quantità minima) rispetto agli stampi a iniezione prodotti meccanicamente. Le parti resistenti all'usura possono essere prodotte con una riduzione dei costi fino all'80%. La qualità delle parti stampate a iniezione print2mold è la stessa del processo di stampaggio a iniezione convenzionale. I processi di sviluppo possono essere notevolmente accelerati utilizzando il processo print2mold e viene anche mantenuta la varietà di materiali dello stampaggio a iniezione normale.