Koła łańcuchowe drukowane w 3D sprawiają, że e-rowery szepczą

• Co było potrzebne: Polimerowe koło zębate
• Metoda produkcji: Selektywne spiekanie laserowe
• Wymagania: Wysoka odporność na zużycie, dobre właściwości ślizgowe, długa żywotność
• Materiał: iglidur i3
• Branża: sektor rowerowy
• Sukces klienta: Szybka konfiguracja komponentu w usłudze druku 3D online, cichsze działanie niż w przypadku metalu

Rzut okiem na zastosowanie:
Rowery elektryczne stają się coraz lżejsze oraz bardzo ciche. Podczas pracy odgłosy silnika są prawie niesłyszalne. Jednak zaradni wynalazcy, tacy jak Lars Hartmann z Reichshof, nie do końca są z tego zadowoleni. Hałas łańcucha rowerowego w tle był zbyt głośny. Metalowe koło łańcuchowe służyło jako rolka prowadząca, aby zapobiec kolizji z ramą, ale powodowało ogromny hałas podczas pracy. W poszukiwaniu środka zaradczego Lars Hartmann przypomniał sobie ofertę igus, którą widział na targach: Usługa druku 3D, dzięki której produkowano poszczególne komponenty za pomocą drukarki 3D.
 

Drukowane w 3D polimerowe koło zębate wykonane z iglidur i3 w użyciu

Problem

Standardowe, metalowe koło zębate wydawało bardzo głośne dźwięki podczas jazdy. Koło zębate było rolką prowadzącą łańcucha, dzięki czemu nie dotykało ramy. Jednak odgłosy powstające na skutek tarcia sprawiały, że e-rower brzmiał jak ciągnik. W związku z tym, Lars Hartmann postanowił znaleźć materiał, który miał takie same właściwości jak metalowe koło zębate, ale był znacznie cichszy. Inne wymagania dotyczące materiału to: dobre właściwości ślizgowe, długa żywotność, a także wysoka odporność na zużycie podczas interakcji z metalem.

Rozwiązanie

W ramach swojej pracy dla VMA Getzmann GmbH, producenta systemów mieszania, rozprowadzania i dokładnego szlifowania, przetestował części maszyn, które firma igus wyprodukowała w ramach usługi druku 3D. Wyniki były tak dobre, że Lars Hartmann użył wydrukowanych części w swoim e-rowerze. Rozwiązanie idealne dla hobbysty: "Standardowe koło zębate wykonane z metalu generuje duży hałas podczas jazdy. Zaprojektowaliśmy je i wydrukowaliśmy z materiału iglidur i3 od igus. Otrzymanie części było proste i szybkie. Skorzystaliśmy z usługi druku 3D, aby przesłać odpowiednie dane, wybrać materiał i zamówić ilość". Zębatka jest używana w dwóch rowerach od kilku miesięcy a poziom hałasu znacznie się obniżył — z zadowoleniem stwierdza Hartmann.

Optymalne współczynniki zużycia i stabilności

Użyty materiał iglidur I3 jest oczywiście także odpowiedni do zastosowań przemysłowych i produkcji masowej. Jest szczególnie atrakcyjny ze względu na niskie współczynniki zużycia i wysoką stabilność oraz możliwość przetwarzania w procesie selektywnego spiekania laserowego (SLS).

Ponadto igus opracował materiał iglidur I6 dla szczególnie wysokich wymagań w zakresie odporności na zużycie i długiej żywotności. Podczas testów, koła zębate z wysokowydajnego tworzywa sztucznego pokonują ich obrabiane odpowiedniki wykonane ze zwykłych materiałów, takich jak POM i PBT. Przetestowano koło ślimakowe z momentem dokręcania 5 Nm i 12 obr./min Koło zębate wykonane z materiału do spiekania laserowego iglidur I6 wykazywało niewielkie zużycie po milionie cykli, kiedy test był zakończony, i nadal była w pełni sprawna. Były to znacznie lepsze wyniki niż w przypadku kół zębatych obrabianych maszynowo — koła zębate POM wykazywały całkowite zużycie po 621 000 cykli, podczas gdy frezowane z PBT pękały już po 155 000 cykli. Testowano również koło zębate wykonane z materiału do spiekania laserowego PA12. Jednak ze względu na wysoki współczynnik tarcia zatrzymało się po 521 cyklach.

Po lewej: koło zębate z POM — awaria po 621 000 cykli
Po prawej: koło zębate iglidur® I6 — niskie zużycie po 1 milionie cykli

Łatwa konfiguracja

Jednocześnie projektanci korzystają z konfiguratora kół zębatych igus, który umożliwia niestandardową konfigurację kół zębatych lub łańcuchowych — nawet o nietypowych wymiarach. Wystarczy w kilku krokach wprowadzić dane swojego koła zębatego (moduł zęba, ilość zębów, szerokość i średnica wewnętrzna itp.). Następnie automatycznie wyświetla się model 3D, który może być eksportowany w postaci pliku STEP. Przesyłając plik do usługi drukowania 3D igus, skonfigurowane koło zębate, wykonane z nowego, wyjątkowo wytrzymałego materiału do spiekania laserowego iglidur i6 dla kół zębatych, można zamówić natychmiast. Za pomocą jednego kliknięcia myszki użytkownik może zamówić swoje odporne na zużycie koło zębate, bez minimalnej ilości lub poprosić o wycenę. Wykonana na zamówienie część jest gotowa do wysyłki już w ciągu trzech dni.

 

Łatwa konfiguracja kół zębatych za pomocą konfiguratora igus