Các thành phần thay thế chịu được tải trọng cao trong quá trình sử dụng

• Những gì cần thiết: Bánh răng đặc biệt đàn hồi để sửa chữa động cơ servo trong vòi rồng gắn trên mái của xe chữa cháy sân bay 
• Phương pháp sản xuất: Thiêu kết laser
• Các yêu cầu: Tiết kiệm chi phí, khả năng phục hồi cao
• Vật liệu: iglidur® i3
• Ngành:  Xe tiện ích
• Thành công nhờ sự hợp tác: Các bánh răng đối phó với mức độ ứng suất cao và được sử dụng để sửa chữa các phương tiện khác. Công ty đã quản lý để tránh công việc tốn kém bằng việc thay thế các động cơ servo hoàn chỉnh sẽ được yêu cầu.

Đội cứu hỏa tại chỗ của Fraport AG đảm bảo an toàn cháy nổ tại sân bay Frankfurt am Main. Xe chữa cháy sân bay của nó có vòi rồng gắn trên mái nhà sử dụng động cơ servo để thay đổi góc vòi phun. Bởi vì góc cũng thay đổi trong khi nước đang được phun, tải lên động cơ servo là đáng kể. Sau mười năm sử dụng, các bánh răng trong khẩu pháo bị mòn nên khẩu pháo lắp trên nóc phải được sửa chữa.
 

Để sửa chữa các vòi phun gắn trên mái của xe chữa cháy sân bay, đội cứu hỏa tại chỗ của Fraport AG cần những bánh răng riêng có thể chịu được tải trọng cao.

Vấn đề

Các bánh răng nhựa gia công sử dụng trong động cơ servo của vòi phun gắn trên mái nhà bị mòn sau mười năm sử dụng và cần được thay thế. Nhà sản xuất khuyến nghị thay thế toàn bộ động cơ servo nhưng điều này rất tốn kém. Việc chế tạo các bánh răng đặc biệt bằng các phương pháp chế tạo thông thường thường không kinh tế và do cấu tạo hình học phức tạp nên không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được. 

Giải pháp

Các kỹ thuật viên bảo trì từ đội cứu hỏa tại chỗ của Fraport AG đã tìm thấy một giải pháp lý tưởng cho nhựa SLS iglidur I3: là một phương pháp sản xuất in 3D giúp sản xuất các bộ phận riêng lẻ và đặc biệt một cách hiệu quả và nhanh chóng. Được phát triển đặc biệt cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe trong máy móc, nhựa iglidur chứa chất bôi trơn rắn giúp chúng bền hơn và giảm chi phí/công việc bảo trì. Các bánh răng iglidur được in đã đáp ứng mong đợi và hiện được sử dụng trong các phương tiện khác tại sân bay.  

Các bánh răng được lắp trong một động cơ servo trong vòi phun gắn trên mái nhà. Động cơ này thay đổi góc của vòi phun.

Các vòi phun nước trên mái nhà của động cơ chữa cháy sân bay phải chống chọi với ứng suất khi phun nước.

Sân bay Frankfurt là sân bay lớn nhất ở Đức.  Trên bình diện quốc tế, nó là một trong những sân bay hàng đầu ở Châu Âu về lưu lượng hành khách và hàng hóa.  Với khoảng 81.000 nhân viên trong khoảng 450 công ty, địa điểm làm việc địa phương lớn nhất ở Đức và là thỏi nam châm thu hút các công ty khác trong khu vực Rhine Main quan trọng về kinh tế.  Với mật độ máy bay, xe chuyên dụng và ô tô cá nhân dày đặc, đội cứu hỏa sân bay luôn có việc phải làm. Để tuân thủ thời gian phản ứng theo quy định của pháp luật, đội cứu hỏa phải có thể tiếp cận bất cứ nơi nào trên sân đỗ trong vòng ba phút. Nhân sự và trang thiết bị kỹ thuNhân sự và trang thiết bị kỹ thuật của ba trạm cứu hỏa trong khuôn viên sân bay tương ứng quan trọng.
 
Hơn 115 phương tiện của đội cứu hỏa trong khuôn viên sân bay bao gồm mười bốn phương tiện chữa cháy.  Với vòi phun nước gắn trên mái nhà của họ, họ có thể phun ít nhất 5300 lít nước trong khoảng cách hơn 80 mét trong vòng một phút. Theo đó, tải trọng lên động cơ servo của những vòi phun này rất lớn vì chúng điều khiển độ cao của tia nước bằng cách thay đổi góc của vòi phun.  

Khi chiều cao bị thay đổi trong khi nước vẫn đang phun, tải trọng lên các bánh răng là đáng kể.

Các bánh răng in làm bằng iglidur I3 được sử dụng thành công trong các phương tiện chữa cháy sân bay

Hai bánh răng đặc biệt được làm bằng nhựa chắc chắn được tích hợp vào động cơ servo. Sau mười năm sử dụng, chúng đã bị mòn và cần được bảo trì trên các vòi rồng gắn trên mái nhà. Nhà sản xuất xe đã đề nghị với các kỹ thuật viên bảo trì rằng toàn bộ động cơ servo được thay thế, tuy nhiên điều này sẽ dẫn đến chi phí cao. Thay vì thay thế động cơ servo hoàn chỉnh, vốn đã hoạt động hoàn toàn, các kỹ sư thiết kế quyết định thử một cách tiếp cận mới: sau khi nghiên cứu trên Internet, họ phát hiện ra khả năng có bánh răng bền được tạo ra bởi igus bằng phương pháp in 3D và quyết định thử nghiệm nhựa iglidur I3 chống mài mòn. Thiết kế bánh răng được thực hiện với trình cấu hình CAD trực tuyến miễn phí. Điều này cho phép tạo các mẫu bánh răng in 3D một cách nhanh chóng và dễ dàng.

Việc chế tạo theo phương pháp SLS chỉ mất chưa đầy ba ngày, điều đó có nghĩa là đội cứu hỏa có thể nhanh chóng bắt đầu thử nghiệm các bánh răng mới. Các thử nghiệm cho thấy rằng các bánh răng iglidur I3 có khả năng chịu được tải trọng cao đặt lên chúng. Các kỹ thuật viên bảo trì sau đó đã có thể đặt hàng các bánh răng cho các xe bổ sung. Rất hài lòng với chất lượng vật liệu và dịch vụ nhanh chóng, họ ngay lập tức yêu cầu một bộ phận bổ sung để điều khiển cửa động cơ chữa cháy sân bay bằng khí nén được in và thử nghiệm. Ứng dụng in này cũng đáp ứng các yêu cầu và hiện đang được sử dụng bởi đội cứu hỏa tại sân bay Frankfurt.

Đối với việc in 3D các bánh răng, hầu như không có bất kỳ hạn chế nào liên quan đến hình dáng. Với dịch vụ in 3Dcủa chúng tôi, các bánh răng có số lượng từ 1 đến 10000 có thể in hiệu quả chi phí từ 1 đến 3 ngày.

Tại sao các bánh răng làm bằng iglidur I3?

Các vật liệu iglidur đặc biệt phát triển cho nhà xuất các thành phần máy chuyển động đặc trưng bởi chống mài mòn cực kỳ cao và các chất bôi trơn rắn tích hợp. Chúng được sử dụng để sản xuất các thành phần bằng phương pháp đúc phun ép, sản xuất bồi đắp và gia công thanh phôi. iglidur I3 được phát triển dưới dạng bột nhựa để sản xuất các bộ phận bằng phương pháp in thiêu kết laser và được đặc trưng bởi độ chống mài mòn và độ bền cao. Không phải vô cớ mà vật liệu này là vật liệu bán chạy nhất không thể bàn cãi trong số các vật liệu in 3D igus.
 
Nhờ các đặc tính cơ học của nó, iglidur I3 đặc biệt thích hợp cho bánh răng trụ tròn và bánh răng côn xoắn cũng như cho tất cả các hình dạng bánh răng khác. iglidur l6 chỉ được khuyến nghị cho bánh vít in 3D do nhựa này được phát triển để nâng cao khả năng trượt. Tuổi thọ một bánh răng in làm bằng iglidur I3 là bao lâu dựa theo các thông số ứng dụng nhập vào và có thể tính toán trực tuyến trong công cụ tính toán tuổi thọ bánh răng nhanh chóng và dễ dàng. Tuổi thọ vận hành cao của bánh răng làm bằng iglidur I3 so với các bánh răng nhựa thông thường đã được thử nghiệm và chứng minh trong phòng thí nghiệm của chúng tôi.  
 
Một trong những lợi thế lớn của in 3D như một phương pháp sản xuất bánh răng là tính linh hoạt liên quan đến hình học của chân răng. Bán kính chân răng có thể được tối ưu hóa và tuổi thọ của bánh răng được cải thiện. Trong trường hợp sản xuất cơ khí, việc tối ưu hóa như vậy thường không thể thực hiện được do kích thước công cụ. Để thiết kế bánh răng trực tiếp với chân răng được tối ưu hóa, chúng tôi đề xuất bộ cấu hình CAD miễn phícủa chúng tôi.