Koła zębate są kluczowymi elementami wielu układów mechanicznych, od napędów maszyn, przez układy pozycjonowania robotów, po przekładnie w automatach vendingowych. Wraz ze wzrostem złożoności systemów rośnie zapotrzebowanie na niestandardowe, wytrzymałe komponenty o wysokiej precyzji wykonania. Odpowiedzią na te potrzeby jest nowa żywica do druku 3D iglidur i4000 firmy igus, opracowana z myślą o zastosowaniach w kołach zębatych. Materiał przeznaczony do procesów DLP, a także do drukarek SLA i LCD, został zaprojektowany tak, aby zapewniać wysoką odporność na zużycie, zwiększoną elastyczność oraz stabilność pracy w warunkach długotrwałego obciążenia. W porównaniu ze standardowymi żywicami do druku 3D, iglidur i4000 oferuje 13-krotnie większe wydłużenie przy zerwaniu i pięciokrotnie dłuższą żywotność, co potwierdzono w testach laboratoryjnych producenta.
Rozwój materiałów do druku 3D dla elementów trących
Trzy lata temu igus, specjalizujący się w tworzywach sztucznych dla zastosowań ruchomych, wprowadził na rynek pierwszą żywicę do druku 3D iglidur i3000. Materiał ten umożliwia wytwarzanie elementów odpornych na zużycie w procesie DLP, przy zachowaniu wysokiej rozdzielczości i precyzji odwzorowania. Jak wskazuje firma, w ostatnich latach zauważalnie wzrosło zapotrzebowanie na bezsmarowe koła zębate o zróżnicowanych kształtach i rozmiarach.
– W ciągu ostatnich dwóch lat zauważyliśmy rosnące zapotrzebowanie na bezsmarowe koła zębate o różnych kształtach i rozmiarach. Żywice są bardzo dobrym rozwiązaniem, ponieważ proces pozwala na uzyskanie komponentów o jakości podobnej do tych otrzymanych za pomocą formowania wtryskowego – wyjaśnia Michał Sędrowski, Manager działu koła zębate i druk 3D iglidur w firmie igus.
Według producenta technologia druku z żywic fotopolimerowych pozwala na szybkie i powtarzalne wytwarzanie detali o złożonej geometrii, przy jednoczesnym zachowaniu tolerancji istotnych z punktu widzenia współpracy kół zębatych. Rozwiązanie to jest szczególnie istotne tam, gdzie konieczne jest dopasowanie geometrii uzębienia do konkretnego zastosowania lub ograniczeń konstrukcyjnych urządzenia.
iglidur i4000 dla kół zębatych o podwyższonych wymaganiach
Na bazie doświadczeń z pierwszą żywicą oraz informacji zwrotnych od użytkowników igus opracował nowy materiał iglidur i4000, ukierunkowany na zastosowania w kołach zębatych. Żywica ta została zaprojektowana z myślą o zwiększonej odporności na zużycie oraz o parametrach mechanicznych umożliwiających pracę w warunkach stałego obciążenia i ruchu.
– Żywica ta jest idealna do produkcji prototypów kół zębatych, zwłaszcza podczas wstępnego opracowywania, gdy chodzi o weryfikację koncepcji lub zasad, ponieważ produkcja za pomocą DLP jest szybka i ekonomiczna. Indywidualne dostosowania można dokonać w bardzo krótkim czasie – informuje Sędrowski. Materiał jest odpowiedni do drukarek DLP, SLA i LCD.
Możliwość zastosowania iglidur i4000 zarówno w drukarkach DLP, jak i w urządzeniach SLA oraz LCD zwiększa elastyczność doboru technologii w zależności od wymagań danego projektu, dostępnego parku maszynowego lub oczekiwanej wydajności procesu. W praktyce umożliwia to wykonywanie serii prototypowych, krótkich serii produkcyjnych oraz elementów specjalnych, których wykonanie tradycyjnymi metodami, takimi jak obróbka skrawaniem czy formowanie wtryskowe, byłoby ekonomicznie nieuzasadnione lub czasochłonne.
Parametry użytkowe i wyniki testów laboratoryjnych
Standardowe żywice do druku 3D, mimo korzystnych parametrów wytrzymałościowych, często nie są projektowane z myślą o specyficznych warunkach pracy kół zębatych, gdzie występują cykliczne obciążenia, kontakt powierzchni roboczych oraz wymagania dotyczące trwałości w długim okresie. W przypadku iglidur i4000 założeniem było dostosowanie charakterystyki materiału do obciążeń występujących w przekładniach.
– Nasza żywica została specjalnie zaprojektowana, aby spełnić wymagania dotyczące wydajności, elastyczności i stabilności – wyjaśnia Sędrowski.
Jak informuje igus, iglidur i4000 charakteryzuje się wysoką odpornością na zużycie oraz znacząco zwiększonym wydłużeniem przy zerwaniu, co w przypadku kół zębatych ma istotne znaczenie ze względu na stałe obciążenie podczas pracy. Testy przeprowadzone w laboratorium firmy o powierzchni 5500 m2 wykazały, że w porównaniu z iglidur i3000 oraz standardowymi żywicami o wysokiej wytrzymałości nowy materiał zapewnia pięciokrotnie dłuższą żywotność i 13-krotnie większe wydłużenie przy zerwaniu.
W praktyce oznacza to możliwość projektowania kół zębatych z druku 3D do bardziej wymagających zastosowań, przy jednoczesnym ograniczeniu ryzyka uszkodzeń wynikających z kruchości materiału. Według producenta pozwala to na rozszerzenie zastosowania technologii addytywnych w obszarze przekładni i napędów, gdzie dotąd częściej wykorzystywano elementy metalowe lub części z tworzyw otrzymywane metodami konwencjonalnymi.
Samosmarowność i brak konieczności konserwacji
Istotną cechą iglidur i4000 jest samosmarowność materiału, co eliminuje konieczność stosowania dodatkowych środków smarnych, takich jak smary czy oleje. Dzięki temu koła zębate wykonane z tej żywicy nie wymagają smarowania ani okresowej konserwacji w tym zakresie.
Rozwiązanie to może być istotne w aplikacjach, w których dostęp do przekładni jest utrudniony lub w których wymagane jest ograniczenie stosowania środków smarnych, na przykład z powodów higienicznych albo konstrukcyjnych. Zastosowanie materiału samosmarnującego ogranicza również ryzyko zanieczyszczenia otoczenia smarem oraz upraszcza projektowanie osłon i układów uszczelnień.
Firma wskazuje, że pierwsi klienci już wykorzystują nową żywicę w swoich aplikacjach, co ma potwierdzać przydatność materiału w warunkach eksploatacyjnych. iglidur i4000 jest przeznaczony przede wszystkim do zastosowań w kołach zębatych, ale parametry tribologiczne i mechaniczne mogą być istotne także w innych elementach pracujących w ruchu ślizgowym.
Zastosowania i dostępność informacji
Nowa żywica została opracowana w ścisłej współpracy z klientami, co pozwoliło dostosować jej właściwości do konkretnych wymagań aplikacyjnych. Szczególnie dotyczy to układów, w których ważne jest połączenie wysokiej precyzji wykonania z odpornością na ścieranie i możliwością pracy bez dodatkowego smarowania.
W praktyce iglidur i4000 może znaleźć zastosowanie w przekładniach stosowanych w automatyce, robotyce, maszynach specjalnych czy urządzeniach vendingowych, wszędzie tam, gdzie wymagane są koła zębate o niestandardowej geometrii, produkowane w krótkich seriach lub w trybie szybkiego prototypowania.
Więcej informacji na temat druku 3D w firmie igus oraz dostępnych materiałów i usług można znaleźć pod adresem: https://www.igus.pl/druk-3d.
iglidur i4000 został specjalnie zaprojektowany do produkcji odpornych na zużycie i precyzyjnych kół zębatych. W porównaniu ze standardowymi żywicami do druku 3D, oferuje on 13-krotnie większe wydłużenie przy zerwaniu i pięciokrotnie dłuższą żywotność.
