Gia tốc cao và lên đến 80 °C: Vòng bi tuyến tính đáng tin cậy cho máy in 3D

• Những gì cần thiết: xích năng lượng của dòng vi mô E2, ổ trục trượt tuyến tính drylin ® R, màng trượt tuyến tính làm bằng iglidur E7, thanh dẫn trục chính dryspin
• Yêu cầu: Vòng bi trong ứng dụng này phải chịu được gia tốc cao và nhiệt độ lên tới 80 °C.
• Ngành công nghiệp: Máy in 3D
• Thành công cho khách hàng: Trái ngược với ống lót bi tuần hoàn, lá tuyến tính iglidur chứng tỏ là một giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí. Chúng cũng có độ rung thấp, bôi trơn và không cần bảo trì và bền.

Được thành lập vào năm 2012, Kühling&Kühling bán cho khách hàng các giải pháp sản xuất 3D linh hoạt và dễ dàng mở rộng quy mô. Để hiện thực hóa máy in 3D sản xuất hàng loạt đầu tiên, chuyên gia giải pháp có trụ sở tại Kiel đã tìm kiếm một xích năng lượng để định tuyến cáp an toàn và một giải pháp ổ trục lót phù hợp. Yêu cầu của máy in 3D đối với công nghệ ổ trục là rất cao: hiệu suất cao của máy đòi hỏi các thành phần chuyển động có thể chịu được gia tốc cao trong thời gian dài mà không gặp bất kỳ sự cố nào và với ít bảo trì nhất có thể. Ngoài ra, hoạt động bên trong năng động cũng dẫn đến nhiệt độ cực cao lên đến 80 °C, vì vậy phải tìm đúng vật liệu. Cuối cùng, các bộ phận tích hợp cũng phải đáp ứng các yêu cầu cao về độ yên tĩnh.

Công ty Kühling&Kühling, có trụ sở tại Kiel, là một trong số đó kể từ năm 2012. Hai nhà sáng lập, kỹ sư cơ điện tử Jonas và Simon Kühling, chuyên về phát triển và sản xuất phần cứng nguồn mở trong lĩnh vực máy in 3D. Sau một năm rưỡi phát triển, sản phẩm đầu tiên, "RepRap Industrial", đã được sản xuất hàng loạt kể từ cuối năm 2013. Đây là giải pháp tiết kiệm chi phí cho việc tạo mẫu nhanh đáng tin cậy và chất lượng cao, đặc biệt là cho mục đích sử dụng liên tục chịu tải nặng

Hệ thống liên tục được phát triển thêm và vừa nhận được bản cập nhật cơ bản cùng nhiều cải tiến khác với phiên bản "v1.1.0". Tất cả các vật liệu đáp ứng một số thông số kỹ thuật cơ bản nhất định đều có thể được xử lý, từ nhựa nhiệt dẻo cường độ cao và nhựa sợi đến vật liệu cao su đàn hồi. Máy in có sẵn để sử dụng trong gia đình hoặc tạo mẫu chỉ cho phép sử dụng một phạm vi vật liệu in rất hạn chế. Một loại "nhựa sinh học" được sử dụng chủ yếu ở đây, có nguồn gốc từ ngô và thường không chịu được các yêu cầu kỹ thuật của mục đích sử dụng trong công nghiệp. Điều này là do loại nhựa này đã hỏng ở nhiệt độ trên 45 °C - giới hạn nhiệt độ trong công nghiệp cao hơn đáng kể. So với các máy in 3D khác dùng trong công nghiệp, "RepRap Industrial" được khuyến nghị đặc biệt do giá thành của nó. Giá này thấp hơn khoảng 25 đến 30 phần trăm so với các hệ thống tương đương. Thành công này chứng minh Kühling&Kühling đúng: số lượng máy liên tục tăng và đã tăng gấp bốn lần trong vòng một năm.

Có thể xử lý mọi vật liệu đáp ứng các thông số kỹ thuật cơ bản nhất định, từ nhựa nhiệt dẻo cường độ cao và nhựa sợi đến vật liệu đàn hồi bằng cao su.

Simon Kühling nhớ lại quá trình tìm kiếm nhà cung cấp phù hợp: "Khi chúng tôi bắt đầu phát triển hệ thống, ban đầu chúng tôi nghĩ đến ổ bi cổ điển. Chúng có một số nhược điểm. Thứ nhất, chúng quá đắt với giá thành đơn vị khoảng 12 euro, và thứ hai, chúng ngừng hoạt động ở nhiệt độ hoạt động là 65 °C. Tại thời điểm này, các phớt bắt đầu hỏng. Sau đó, các phớt bắt đầu hỏng và chất bôi trơn bị mòn." Điều này dẫn đến ổ bi trơn tuyến tính với bề mặt trượt bằng nhựa. "Vì lý do chi phí, ban đầu chúng tôi đã thử nghiệm các sản phẩm của Châu Á", Simon Kühling cho biết. "Tuy nhiên, chúng không đáp ứng được yêu cầu của chúng tôi, chưa kể đến khả năng giao hàng nhanh chóng và dài hạn".

Đối với việc định tuyến cáp, chuyên gia tại Kiel đã chọn xích dẫn cáp của chúng tôi từ dòng vi mô E2, chiếm rất ít không gian lắp đặt và được phát triển cho các ứng dụng đặc biệt năng động. Ngoài ra, các thanh dẫn hướng trục chính dryspin, ổ trục trơn tuyến tính drylin® R và màng trơn tuyến tính làm bằng iglidur E7 đã được sử dụng làm giải pháp ổ trục tuyến tính trong thế hệ máy in 3D. Không giống như các ống lót bi tuần hoàn thông thường, ổ trục tuyến tính làm bằng vật liệu iglidur đã chứng tỏ là giải pháp tiết kiệm chi phí và đồng thời có hiệu suất cao.
Chúng đáp ứng các yêu cầu cao về phát thải tiếng ồn, gia tốc di chuyển và khả năng chịu nhiệt liên tục. Ngoài ra, ổ trục trơn tuyến tính không cần bôi trơn trọn đời không cần bảo trì và do đó có độ mài mòn đặc biệt thấp và tuổi thọ cao. 
Nhờ định vị chính xác các thành phần ổ trục, ngay cả trong các chuyển động nhanh và không có rung động, khách hàng cũng có thể đạt được kết quả sản xuất tối ưu với máy in 3D của mình.

Công nghệ tuyến tính và truyền động "drylin®" từ igus cung cấp cho các nhà thiết kế máy in 3D nhiều thành phần khác nhau - luôn hoàn toàn không cần bôi trơn và có sẵn trong vòng 24 giờ và không có số lượng đặt hàng tối thiểu. Một lợi thế khác của việc sử dụng ổ trục trơn tuyến tính làm bằng nhựa hiệu suất cao là khả năng chạy êm; không có tiếng ồn lăn cơ học như với bi kim loại hoặc gốm.

Tổng cộng có mười hai sản phẩm ổ trục igusđược sử dụng trong "RepRap Industrial": trục thép và bộ điều hợp dẫn hướng tuyến tính với các lá trượt làm bằng nhựa hiệu suất cao "iglidur" để dẫn hướng trục tương ứng, cũng như vít me và đai ốc ren nhựa làm bộ truyền động trục. Các ổ trục trơn tuyến tính có thiết kế giống hệt với ống lót bi tuần hoàn, tiết kiệm và dễ lắp đặt. Chúng cũng làm giảm độ rung. Điều này càng quan trọng hơn vì in 3D không tạo ra lực lớn, nhưng có thể xảy ra gia tốc nhanh. Trục phải nhẹ để thực hiện được điều này.

Máy in 3D của Kühling&Kühling cũng sử dụng các sản phẩm từ bộ phận kinh doanh lớn thứ hai tại igus, xích dẫn cáp bằng nhựa. Các xích từ dòng "E2 micro" được sử dụng ở đây có đặc điểm là thiết kế cực kỳ tiết kiệm không gian, trọng lượng nhẹ và chuyển động lăn đặc biệt mượt mà. Các đường viền mượt mà của xích dẫn cáp bằng nhựa cũng bảo vệ các dây cáp được lắp vào.

Danh mục trực tuyến từ igus đã cung cấp cho chúng tôi cái nhìn tổng quan tốt về phạm vi và các sản phẩm phù hợp với chúng tôi. Tuy nhiên, tư vấn cá nhân đã giúp chúng tôi rất nhiều trong việc lựa chọn sản phẩm phù hợp từ vô số các lựa chọn."

Ngoài ra, còn có một cuộc đối thoại liên tục về giới hạn và khả năng của từng thành phần và những phát triển mới có thể có. Ví dụ, điều sau được áp dụng trong lĩnh vực lá trượt. Màng trượt "iglidur E7" hiện đang được giới thiệu được phát triển đặc biệt cho các chuyển động tuyến tính. Điểm mạnh đặc biệt của nó là tuổi thọ cao và tỷ lệ hao mòn thấp trên các trục làm bằng thép, thép mạ crôm và tất cả các loại thép không gỉ. Nhiệt độ hoạt động dao động từ -30 đến + 80°C. "E7" có sẵn dưới dạng lá trượt cho đường kính từ 10 đến 50 mm và có thể kết hợp với tất cả các vỏ tuyến tính từ dòng "drylin® R".