Ingranaggio di ricambio da stampa 3D - piccola modifica, grande impatto

Cosa serviva: ingranaggio di ricambio per motore di trattore
Metodo di produzione: sinterizzazione laser selettiva
Requisiti: elevata resistenza all'usura, buone proprietà meccaniche e di scorrimento
Materiale: iglidur I3
Settore: veicoli commerciali
Successo per il cliente: costi di produzione dieci volte inferiori rispetto ai metodi tradizionali, componente complesso realizzato in un pezzo unico, resistenza all'usura
 
L'applicazione in sintesi:
In igus, il team di manutenzione dispone di un trattore, per eseguire attività di pulizia e trasporto. L'ingranaggio - che rientrava nello starter del trattore - presentava un livello tale di usura da impedire il suo avviamento. E non essendoci la possibilità di procurarsi il pezzo di ricambio dal costruttore, il trattore è rimasto fuori uso. Dopo circa sei mesi, l'inevitabile destino del mezzo era la rottamazione. Ma un intervento del team di stampa in 3D ha permesso di identificare l'ingranaggio usurato e di stamparlo nell'arco di poche ore. Il trattore è tornato ad essere operativo e affidabile, grazie all'ingranaggio realizzato in iglidur I3, un materiale che presenta proprietà di scorrimento significativamente superiori nonché una maggiore resistenza all'usura rispetto al componente precedentemente in uso, realizzato in plastica comune.
 

L'ingranaggio di ricambio in iglidur I3 presenta una resistenza all'usura decisamente superiore se paragonato al precedente componente in plastica

Problema da risolvere

Spesso, la reperibilità delle parti di ricambio presso gli OEM non è così scontata. Il caso in esame ne è un esempio: il produttore del trattore utilizzato dal team igus per varie mansioni di manutenzione, non era nelle condizioni di fornire un ingranaggio di ricambio. L'ingranaggio danneggiato fungeva da starter per la puleggia di azionamento del motore. Ad ogni avviamento del motore, l'impatto del carico sull'ingranaggio risultava eccessivo per il componente realizzato in comune plastica, che in breve tempo si è consumato e guastato. Era pertanto necessario reperire un ingranaggio speciale, su misura, resistente all'usura e dotato di buone proprietà di scorrimento.

Soluzione

Il team di stampa in 3D ha accettato la sfida, realizzando un disegno dell'ingranaggio originale sulla base di quello danneggiato. Con la conversione del disegno in un file STEP, è stato possibile procedere alla stampa mediante sinterizzazione laser selettiva con iglidur I3. Il costo della stampa 3D senza utensili si è attestato a €28 al pezzo, ovvero dieci volte inferiore rispetto alla produzione meccanica, che avrebbe superato i €300. Nella produzione additiva, la forma speciale dell'ingranaggio con la geometria dell'albero al suo interno non rappresentano un problema. Inoltre, l'ingranaggio stampato offre una migliore durata d'esercizio rispetto al componente utilizzato in precedenza, grazie alla maggiore resistenza all'abrasione del materiale. È stato quindi possibile evitare la rottamazione del trattore, che è tornato pienamente operativo.

Stampa 3D per componenti speciali

Uno dei principali vantaggi che caratterizzano la stampa 3D è la grandissima libertà di progettazione che offre. Non esiste praticamente nessuna forma che non possa essere prodotta in pochi istanti. Se si desidera produrre una parte di ricambio non più disponibile presso il costruttore o caratterizzata da un design speciale, la stampa in 3D è la scelta giusta. Spesso, sono necessari solo minimi quantitativi di parti di ricambio. In questo caso, risulta molto più conveniente produrre le parti con un metodo additivo. Questo tipo di processo produttivo non richiede utensili ed è ottimale in termini di risorse, assicura quindi una produzione più vantaggiosa. Nel caso del trattore, risultava necessario un solo ingranaggio. Con la produzione meccanica, il costo del pezzo avrebbe superato i €300, mentre con la stampa in 3D, è stato possibile limitarlo a €28.

L'ingranaggio di sostituzione con la geometria dell'albero al suo interno era già pronto all'uso dopo poche ore

È possibile configurare gli ingranaggi in modo autonomo

igus offre varie opzioni di stampa degli ingranaggi. Per esempio, i progettisti possono configurare gli ingranaggi necessari con l'apposito configuratore igus e ordinarli direttamente da igus. Per una spiegazione dettagliata, cliccare qui. In alternativa, è possibile caricare un modello CAD esistente nel servizio di stampa 3D e ordinarne la realizzazione con il materiale igus e il metodo di produzione più idonei.
 

Configurate i vostri ingranaggi con il configuratore per ingranaggi igus

Calcolate la durata d'esercizio degli ingranaggi

Nel laboratorio di prova igus vengono eseguiti vari test di carico. Tutti i prodotti igus vengono sottoposti a diversi test allo scopo di garantire l'affidabilità e l'esaustività delle informazioni fornite dagli strumenti online. Il calcolatore della durata d'esercizio per ingranaggi, per esempio, permette di stimare la vita utile degli ingranaggi realizzati in iglidur I3 o iglidur I8, in funzione dei dati di carico specifici dell'applicazione. In questo modo è possibile verificare l'idoneità del materiale per la propria applicazione e identificare il momento esatto in cui sostituire l'ingranaggio, prima del suo cedimento.

I risultati di tutte le prove confluiscono nel tool di calcolo della durata d'esercizio che li aggrega per fornire un'indicazione precisa della durata d'esercizio prevista dell'ingranaggio