Aumente la vida útil, reduzca costes: menor precio por unidad y mayor vida útil de los cojinetes de fricción con la impresión 3D y print2mold

• Qué se necesitaba: Cojinetes con geometrías especiales
• Método de fabricación: Sinterización selectiva por láser y print2mold
• Requisitos: Buenas propiedades de deslizamiento en contacto con el aluminio, alta resistencia a la abrasión a altas velocidades, geometría compleja
• Material: iglidur i3 (sinterización selectiva por láser) e iglidur J2 (p2m)
• Sector: Plantas de separación de residuos
• Beneficios para el cliente: Larga vida útil bajo cargas pesadas, costes unitarios significativamente reducidos, gran libertad de diseño

 
Resumen breve de la aplicación:
ZenRobotics, una empresa finlandesa, fabrica plantas industriales de separación de residuos controladas por IA que proporcionan una separación de residuos automática, de alta calidad, rápida y segura en todo el mundo. Las condiciones en las que debe funcionar el equipo pueden ser difíciles en función del entorno: el polvo y otras sorpresas interesantes en los residuos forman parte de la rutina diaria de las instalaciones. Sin embargo, deben ser capaces de clasificar los residuos de forma rápida y fiable. La nueva planta «FastPicker» necesitaba cojinetes que pudieran soportar las elevadas fuerzas de torsión que se producen durante la aceleración axial. Los ingenieros tuvieron la idea de imprimir cojinetes en 3D colocados en ejes de aluminio con un perfil acanalado para evitar la rotación. Estos cojinetes pueden soportar velocidades lineales de 3 m/s con aceleraciones radiales y axiales. La gran libertad de diseño que ofrece la impresión 3D ha permitido adaptar la geometría de los cojinetes al eje de aluminio acanalado. En el siguiente paso, los moldes de inyección se fabricaron por adición con la técnica llamada rapid tooling para aprovechar la diversidad de materiales de inyección.
 

El FastPicker en acción. El sistema de clasificación de residuos separa automáticamente los residuos mediante la detección basada en la IA.

Problema

Durante la fase de prueba de un nuevo sistema FastPicker de clasificación de residuos de la empresa finlandesa ZenRobotics, pronto quedó claro que los cojinetes convencionales no podían soportar las fuerzas de torsión durante la aceleración axial si el centro de gravedad no estaba en el centro del eje móvil. La rotación tuvo que ser detenida al principio mediante paradas. Pero estos no duraron mucho debido a las fuertes demandas. Además de los cojinetes de empuje, se utilizaron cojinetes estándar de la gama igus para resistir las aceleraciones radiales y axiales.
 

Solución

Finalmente, se utilizaron cojinetes igus de geometría especial. Se fabricaron por primera vez en el proceso SLS con polímero de alto rendimiento iglidur I3 para encajar en el eje de aluminio acanalado y evitar la rotación. La empresa recurrió entonces al utillaje rápido para aprovechar la gran variedad de materiales disponibles para inyección. Tanto el utillaje rápido como el proceso print2mold también pueden reducir los costes hasta un 80%. El molde de inyección se puede fabricar en pocos días y está inmediatamente listo para su uso. El proceso también resultó atractivo por la libertad de diseño que ofrece la impresión 3D, que se utilizó para crear la forma especial de los cojinetes.

Prototipos y series pequeñas

La impresión 3D y el proceso print2mold tienen algo en común: son rentables para pequeñas cantidades. La producción de piezas con moldes de inyección mecanizados solo es económicamente viable a partir de una cantidad de más de 10.000 piezas. En la fase de prueba de una aplicación, la impresión 3D tiene argumentos realmente convincentes: alta velocidad de fabricación y uso inmediato. Las piezas están listas para ser enviadas en un plazo de 1 a 3 días, dependiendo de su complejidad, y pueden pedirse fácilmente a través del servicio de impresión 3D online. ZenRobotics también utilizó cojinetes impresos en 3D para el eje de aluminio con perfil acanalado para el primer prototipo. La empresa eligió entonces el proceso print2mold, en el que el molde de inyección se fabrica mediante impresión 3D. Los factores decisivos fueron la variedad de materiales y los bajos costes unitarios asociados a la inyección. Los cojinetes de deslizamiento definitivos se fabricaron en iglidur J2. En este caso, la pieza de print2mold costó unos 5 €, que es solo una décima parte del coste de la pieza de SLS (unos 49 € cada una), y el molde se amortizó después de 100 piezas. Este robusto polímero tiene buenas propiedades mecánicas, es económico y ofrece una buena resistencia a los productos químicos. Además, los lubricantes sólidos integrados hacen innecesaria la lubricación externa de los cojinetes.

La forma especial de los cojinetes de fricción impide que el eje de aluminio acanalado gire.

Fabricación rápida de herramientas: igus print2mold

Si hay que hacer las cosas rápidamente, la fabricación de un molde de inyección mediante impresión 3D es la solución adecuada. Dependiendo de la forma del molde, el proceso de impresión dura entre 12 y 24 horas y el molde puede utilizarse directamente. El proceso print2mold, que es un proceso rápido de utillaje, permite así la producción rentable de prototipos cercanos a la producción y de pequeñas series. Este proceso es más rentable que el mecanizado convencional de moldes de inyección para cantidades entre 1 y 10.000 piezas. Así, las piezas de desgaste pueden fabricarse con una ventaja de costes de hasta el 80%. Y la calidad de las piezas moldeadas por inyección mediante print2mold es la misma que con el proceso de moldeo por inyección convencional. El proceso de desarrollo puede acelerarse considerablemente con el proceso print2mold sin tener que prescindir de la gran variedad de materiales disponibles para el moldeo por inyección normal.
 

El proceso print2mold desde el diseño de la pieza hasta el molde de inyección listo para usar.