Fabricación rápida y económica de piezas especiales complejas

• Qué se necesitaba: Elementos de deslizamiento especiales con formas complejas
• Método de fabricación: Sinterización selectiva por láser
• Requisitos: Deslizamiento optimizado, producto autolubricado, larga vida útil
• Material: iglidur I3
• Sector: Automoción
• Beneficios para el cliente: Producción rápida y económica de pequeñas series. Piezas de funcionamiento en seco de larga duración.

Los conductores que no pueden utilizar las piernas pueden acelerar con las manos al volante gracias al anillo de aceleración digital Darios. Este elegante y discreto anillo acelerador ha sido desarrollado por la empresa Kempf de Alsacia. Ofrece un alto nivel de confort y seguridad en la conducción y puede integrarse en la mayoría de los vehículos automáticos. Los ingenieros se encontraron con un problema a la hora de adaptar el anillo del acelerador a los volantes planos: ¿cómo conseguir que se deslizara en las esquinas? La solución la encontraron en los elementos deslizantes especiales de polímero iglidur I3 de deslizamiento optimizado para la impresión 3D, con los cuales la empresa ganó el premio manus 2019 a las soluciones innovadoras con cojinetes de polímero.

Con el servicio de impresión 3D de igus, se pueden fabricar piezas especiales complejas en 24 horas con este polímero SLS autolubricado. Las piezas impresas con polímeros iglidur son muy resistentes al desgaste y tienen una vida útil calculable. 

 

La posición del anillo acelerador viene dada por dos sensores situados en el volante y se transmite por cable a un ordenador situado bajo el salpicadero.Cada modelo de volante se mide con un escáner 3D para integrar de forma óptima el mecanismo, los sensores y una placa de circuito impreso DARIOS. Fuente: Kempf

Problema

Para la producción de anillos de aceleración para volantes planos, la empresa necesitaba regularmente elementos deslizantes que se conectaran de forma móvil entre sí y que se deslizaran sobre un anillo metálico para pasar las esquinas. Cada volante necesita más de 200 elementos. La única manera de conseguir este movimiento es diseñar elementos deslizantes especiales de forma compleja. Estos elementos tienen muchos rebajes, lo que hace que su fabricación mediante procesos tradicionales no solo sea difícil, sino también muy costosa. Dado que Kempf ofrece una garantía de 30 años para sus asistentes de conducción, los elementos deslizantes deben tener una vida útil extremadamente larga y ser muy fiables. No es posible lubricar estas piezas, ya que están integradas en la funda de cuero del anillo del acelerador.

Solución

Las estructuras complejas y los socavados de los elementos deslizantes solo pueden producirse de forma eficaz con la fabricación aditiva. iglidur I3, un plástico de alto rendimiento con propiedades de deslizamiento optimizadas, proporcionó a Kempf el material ideal para imprimir los delicados elementos. Fabricados mediante sinterización selectiva por láser en 24 horas, los elementos deslizamientos no requnecesitan lubricación ni mantenimiento para moverse con suavidad. A pesar de la gran cantidad de pedidos (más de 10.000 unidades por pedido), la gran complejidad de los elementos deslizantes especiales hizo que la impresión 3D fuera aún más económico que el moldeo por inyección.  

El acelerador de aro digital Darios permite acelerar con las dos manos en el volante. El conductor puede dirigir el volante y acelerar con una mano y accionar el freno manual de la derecha con la otra. Fuente: Kempf

Conducir solo con las manos: Darios, el acelerador de aro digital en el volante

 «El anillo acelerador es el mejor producto disponible en el mercado en términos de calidad. Su acabado es insuperable y su fiabilidad, impecable. He hecho 785.000 KM hasta ahora sin ningún problema técnico. Sí, 785.000 kilómetros, que son 19,625 veces alrededor de la Tierra».

Esta cita es solo una de las muchas reacciones de los entusiastas usuarios del anillo Darios. Esta reacción es comprensible, ya que Kempf apuesta por la calidad y ofrece a sus clientes una garantía de 30 años a todos los asistentes de conducción.

La empresa KEMPF fue fundada en 1955 por Hans Kempf, que había perdido el uso de sus piernas debido a la poliomielitis. Apasionado de la mecánica, inventó el anillo del acelerador para poder conducir con las dos manos en el volante. Hasta su muerte en 2002, había equipado más de 100.000 vehículos.

El sistema de aceleración del volante de Kempf es el único disponible en el mercado que se adapta a la velocidad del vehículo. A bajas velocidades, la aceleración es suave, gradual y económica. A velocidades más altas, es dinámico para garantizar una conducción segura y la capacidad de realizar maniobras de adelantamiento rápidas con facilidad y precisión. El volante conserva sus otras funciones normales (ajuste, airbag y claxon). Los pedales también pueden seguir utilizándose. El sistema Darios puede desconectarse con solo pulsar un botón para que otros conductores puedan utilizar el vehículo con normalidad.

El acelerador de aro puede instalarse en casi todos los coches con transmisión automática. Se integra perfectamente y con elegancia en el diseño del interior. Fuente: Kempf

Aceleración precisa gracias al elemento de deslizamiento de libre movimiento

Para acelerar, basta con pulsar el anillo en la dirección del volante. Esta operación requiere poca fuerza (unos 3 newtons). El recorrido entre el ralentí y la aceleración máxima es de solo unos 18 mm. Cuando el volante vuelve a la posición recta después de un giro, el elemento deslizante permite una aceleración precisa al salir de la curva, independientemente de la posición del volante. Ambas manos pueden permanecer en el volante para utilizar Darios, aunque es posible utilizar el anillo del acelerador con una sola mano para poder accionar el freno manual principal de la derecha con la otra mano.

El anillo del acelerador revestido de cuero fino se integra armoniosamente en el interior del vehículo y el cliente puede elegir el color del cuero. El anillo Darios 211 ha sido desarrollado para equipar vehículos con volantes planos. Este anillo acelerador está aplanado, sin embargo, conserva su elemento deslizante. ¿Cómo se puede equipar un anillo plano con un elemento deslizante? 

Muchos vehículos nuevos tienen volantes planos. Por lo tanto, el acelerador de aro debía tener un diseño plano para estos vehículos, lo que planteó a los desarrolladores algunos problemas técnicos difíciles. Fuente: Kempf

Más de 200 elementos deslizantes especiales de iglidur I3 garantizan un deslizamiento sin fricción

La nueva tendencia de equipar los vehículos con volantes planos en lugar de redondos supuso un gran reto para los ingenieros de Kempf. Para un volante plano, es necesario un acelerador de aro tan plano como el volante, tanto por razones técnicas como estéticas. El discreto dispositivo que parece ser una parte natural del vehículo está, en realidad, lleno de numerosos y complejos detalles. Equipar un acelerador de aro redondo con un manguito deslizante es relativamente fácil. Cubrir un acelerador de aro plano con un elemento que gire tan libremente como uno redondo requiere una solución técnicamente compleja.  
 
Los desarrolladores de productos de Kempf encontraron esta solución en colaboración con el equipo de impresión 3D de igus. En el nuevo Darios 211, el primer acelerador de aro plano, se utilizan componentes de fabricación aditiva hechos de polímero iglidur I3 que tiene características de deslizamiento optimizadas. El acelerador de aro plano tiene más de doscientos elementos de este tipo que se unen de forma flexible. Forman un aro deslizante alrededor del núcleo metálico plano del anillo acelerador y permiten así un deslizamiento sin fisuras del manguito. Por esta solución especialmente innovadora, la empresa Kempf recibió el Premio Manus de Bronce en la Feria de Hannover de 2019.

Un acelerador de aro Darios 211 contiene más de 200 elementos deslizantes especiales que permiten el deslizamiento sin fricción de la funda de cuero sobre el aro metálico. Fuente: Kempf

Ventajas de los elementos deslizantes especiales impresos de iglidur I3

Los ingenieros decidieron fabricar los complejos elementos deslizantes especiales mediante impresión 3D, ya que los numerosos rebajes hacían que el moldeo por inyección fuera muy complicado y, por tanto, costoso. La fabricación aditiva plantea muy pocas limitaciones de diseño y, por tanto, permite una producción rentable, sobre todo en el caso de piezas con geometrías complejas. Además, se eliminan los costes de utillaje.

Una de las principales razones para elegir iglidur I3 para la fabricación de elementos deslizantes especiales fue la presencia de lubricantes sólidos en el material. Hacen innecesario el mantenimiento de las piezas y la práctica ausencia de desgaste prolonga considerablemente su vida útil. Iglidur I3 es un polvo SLS que puede utilizarse en todas las máquinas de sinterización láser habituales. A continuación, el polvo se funde capa por capa con un láser, lo que permite reproducir estructuras finas con gran precisión. Dependiendo del tamaño de la pieza, se pueden producir varios miles de piezas en una sola operación de impresión que dura aproximadamente 24 horas. Este proceso de producción no solo reduce los costes para el cliente, sino que también permite unos plazos de producción y entrega inmejorables. Otra característica especial de esta forma de sinterización láser es que permite la impresión de envases adecuados para piezas finas en una sola operación. De esta forma, se eliminan los costes y el esfuerzo del embalaje, así como el riesgo de que las piezas se pierdan o se dañen.

El iglidur I3 es, con diferencia, el polímero más utilizado en servicio de impresión 3D de igus. Aunque se utiliza en muchas aplicaciones de deslizamiento, es para la impresión de engranajes en 3D donde destaca como el mejor polímero disponible actualmente en el mercado.