Từ nguyên mẫu đến sản phẩm cuối cùng - các vòng bi sẵn sàng lắp đặt từ máy in 3D

• Những gì cần thiết? Vòng bi trơn cho hệ thống lái trong xe in 3D
• Phương pháp sản xuất: Đùn sợi (FDM) Yêu
• cầu: khoảng hở thấp, độ bền cao, khả năng chống mài mòn cao Vật
• liệu: iglidur i150 Ngành
• côngnghiệp: Ngành công nghiệp ô
• tô Thành công thông qua hợp tác: Chất lượng bề mặt tốt, sản xuất nhanh hơn nhờ in 3D không cần dụng cụ, nhiều thời gian hơn cho phát triển, ít hoặc không có khe hở của ổ trục

Tổng quan về ứng dụng:
Trong dự án "Chameleon", công ty Scaled 3D có trụ sở tại Anh đã phát triển một chiếc xe bốn bánh được làm hoàn toàn từ các thành phần in 3D. Trong quá trình thử nghiệm xe, thiết kế hệ thống lái đã thu hút sự chú ý tiêu cực. Vòng bi lái có khoảng hở quá lớn và bị mài mòn nhiều. Để ứng dụng vẫn được in 3D hoàn toàn, công ty bắt đầu tìm kiếm một vật liệu bền, chống mài mòn phù hợp hơn với các điểm ổ trục. Sau nhiều thử nghiệm ở nhiều định dạng lớn và nhỏ với iglidur i150,tribofilament nhóm phát triển cuối cùng đã thiết kế một ổ trục trơn gồm năm phần có khoảng hở rất nhỏ và có khả năng chống mài mòn tốt hơn đáng kể so với các ổ trục làm bằng nhựa thông thường. Điều này giúp đáp ứng được điều kiện là ổ trục phải tiếp tục đến từ máy in 3D.

Hệ thống lái của xe có khoảng hở quá lớn và nhanh chóng trở nên không chính xác. Nó cũng có nguy cơ bị mòn nhanh chóng. Vì vậy, phải chế tạo các ổ trục lái có khoảng hở nhỏ hơn nhiều, phù hợp với hình dạng hiện tại của phần còn lại của xe. Độ sâu của ổ trục trơn không được vượt quá 20 mm. Vòng bi thấp hơn trong hai vòng bi cũng phải có vòng trong tách rời để có thể lắp vào cột lái, có hai bộ bu lông hướng tâm ở mỗi đầu. Các thành phần cũng phải có độ bền lớn hơn đáng kể so với các vòng bi được lắp trước đó làm bằng PLA tiêu chuẩn.

Scaled 3D đã tìm thấy vật liệu hoàn hảo cho dự án "Chameleon" của mình trong iglidur i150-PF được tối ưu hóa tribofilament về mặt tribology. Sợi này rất dễ gia công trong máy in khối lượng lớn và có các đặc tính cơ học tốt về độ bền, độ dẻo dai và độ bám dính lớp trong các ứng dụng trượt. Vòng bi được chuyển đổi thành vòng bi năm mảnh ban đầu được thử nghiệm như một nguyên mẫu. Trong quá trình thử nghiệm, khe hở trong vòng bi rất thấp dưới tải lệch tâm trong quá trình quay. Các thử nghiệm trong giai đoạn phát triển đã rất có ý nghĩa, vì các thành phần cuối cùng sẽ được sản xuất bằng cùng một quy trình.

Mục tiêu chính của dự án "Chameleon" từ Anh là phát triển một chiếc xe hoàn toàn làm từ máy in 3D. Ý tưởng đằng sau dự án là thay đổi từ sản xuất hàng loạt sang sản xuất nhanh, theo yêu cầu của khách hàng. Đồng thời, sản xuất bồi đắp không cần dụng cụ là cho phép sử dụng vật liệu tái chế. Theo Scaled 3D, có thể sử dụng 100% vật liệu tái chế trong các phương tiện và cấu trúc in 3D trong tương lai. Cho đến nay, nhóm Chameleon đã làm việc với 30% vật liệu tái chế trong nguyên mẫu đầu tiên của năm 2020. Tốc độ in 3D các bộ phận có thể mang lại lợi ích đặc biệt cho dự án này: thời gian in tối đa là 83 phút cho một bộ phận lớn (1,375 kg) có nghĩa là các bộ phận này có thể được vẽ, in và thử nghiệm trong cùng một ngày. Ưu điểm lớn về tốc độ so với các quy trình như phay và ép phun có ảnh hưởng rất tích cực đến sự tự do trong quá trình phát triển xe, được hỗ trợ bởi sự tự do trong thiết kế về hình dạng của các bộ phận.

Để có được cái nhìn tổng quan về iglidur tribofilamentcác đặc tính tribological của i150, công ty đã thử nghiệm các thành phần đầu tiên ở định dạng nhỏ. Đầu tiên, các xi lanh lồng nhau được in, bề mặt chưa qua xử lý của chúng đã có chất lượng rất tốt so với các vật liệu khác. Sau đó, các bộ phận được in ở định dạng lớn và chất lượng bề mặt tốt của chúng là một trong những đặc điểm ấn tượng của chúng. Vòng bi cần thay thế sau đó được in lại từ iglidur i150. Các vòng bi I150 và lồng vòng bi đã chứng tỏ là những đối tác trượt tốt cho hoạt động ma sát thấp. Cuối cùng, một vòng bi năm mảnh đã được tạo ra.

Trong quá trình thử nghiệm trên ổ bi iglidur i150, khe hở rất thấp dưới tải lệch tâm trong quá trình quay. Sau đó, một hệ thống ổ bi đôi được phát triển để phù hợp với hệ thống lái Chameleon. Theo Scaled 3D, chất lượng in của ổ bi iglidur i150 tương đương với ASA và tốt hơn nhiều so với PLA thông thường. Mặc dù chiều cao lớp là 1mm, nhưng bề mặt hoàn thiện rất tốt. Ngoài chất lượng linh kiện tốt, công ty cũng hài lòng với việc lắp ráp các bộ phận dễ dàng. Sợi tribofilament phù hợp cho cả các ứng dụng nhỏ và các dự án với máy in quy mô lớn. Nó có các đặc tính cơ học tốt và do đó phù hợp với hầu hết các ứng dụng và máy in 3D. iglidur i150 cũng tuân thủ thực phẩm theo Quy định 10/2011 của EU và phù hợp cho các ứng dụng trong ngành thực phẩm và bao bì.