Ekonomiczna produkcja kompleksowej jednostki napędowej dla dozownika leków

• Co było potrzebne: Skomplikowane stożkowe koło zębate i element napędowy w urządzeniu rozdzielającym
• Metoda produkcji: Selektywne spiekanie laserowe
• Wymagania: Mała przestrzeń montażowa, brak konserwacji, żywotność dłuższa niż pięć lat
• Materiał: iglidur i3
• Przemysł: Sektor medyczny
• Sukces współpracy: kompleksowe komponenty produkowane ekonomicznie i szybko, długa żywotność, proste rozmieszczenie poszczególnych komponentów w przestrzeni montażowej

 
Rzut okiem na zastosowanie:
Firma JDM Innovation GmbH potrzebowała układu napędowego składającego się ze stożkowego koła zębatego i napędu liniowego dla urządzenia rozdzielającego w dozowniku dla osobiście pakowanych leków. Dozownik miał wydzielać pojedyncze torebki z lekami zgodnie z wcześniej zaprogramowanym harmonogramem. Wymagało to niezawodnych, bezobsługowych komponentów, które zmieściłyby się w bardzo małej przestrzeni montażowej i zapewniłyby żywotność ponad 5 lat. Jednak twórcy nie zaszli zbyt daleko używając standardowych kół zębatych produkowanych za pośrednictwem formowania wtryskowego, co wiązało się z czasochłonnym montażem jednostkowym, uniemożliwiając produkcję seryjną dozowników. Problem został rozwiązany dzięki usłudze druku 3D firmy igus. Złożone koło zębate stożkowe i napęd liniowy zostały opracowane jako projekt CAD — zgodnie z indywidualnymi wymaganiami w zakresie przestrzeni montażowej. Części zostały następnie wyprodukowane przy użyciu selektywnego spiekania laserowego i można je było natychmiast zainstalować. Oprócz niestandardowej, złożonej geometrii części, wymagania dotyczące długiej żywotności można spełnić dzięki tworzywu iglidur i3 igus. Do tej pory jednostki rozdzielające i koła zębate zainstalowano w około 400 urządzeniach — wydających leki nawet pięć razy dziennie. Elementy pomyślnie przeszły wcześniej przeprowadzony test wytrzymałościowy — 25 000 cięć.
 

Dozownik niezawodnie rozdziela leki w indywidualne blistry zgodnie z wcześniej zaprogramowanym czasem.

Wykorzystanie iglidur i3 do stworzenia trwałej części odpornej na zużycie

Zintegrowane smary stałe oznaczają, że iglidur i3 nie wymaga konserwacji ani smarowania, co jest szczególnie korzystne w zastosowaniach, w których główną rolę odgrywają dobre warunki higieniczne. Oprócz względów higienicznych, komponenty wykonane z iglidur i3 są dobrze dostosowane do wszelkich zastosowań narażonych na zużycie. Testy przeprowadzone we własnym laboratorium firmy igus pokazują, że odporność na ścieranie jest od 3 do 30 razy lepsza niż w przypadku konwencjonalnych materiałów do spiekania laserowego. Komponenty mają również bardzo wysoką wytrzymałość mechaniczną i dlatego szczególnie dobrze nadają się do produkcji kół zębatych czołowych, stożkowych, nakrętek napędowych, specjalnych elementów ślizgowych i łożysk sferycznych. Zostało to potwierdzone podczas testu koła zębatego. Czołowe koła zębate wykonane z iglidur i3 miały pięciokrotnie dłuższą żywotność niż te z frezowanego tworzywa POM.

Jako ekspert w dziedzinie druku 3D, firma igus oferuje różne narzędzia online do konfiguracji poszczególnych kół zębatych. Kalkulator żywotności pokazuje realistyczne szacunki żywotności Państwa kół zębatych na podstawie testów przeprowadzonych w laboratorium testowym igus. W konfiguratorze kół i listew zębatych można łatwo projektować komponenty zgodnie z indywidualnymi wymaganiami. Podczas obliczania online natychmiast wyświetlana jest cena jednostkowa zaprojektowanego komponentu.

Jednostka napędowa wykonana z iglidur i3 pomyślnie przeszła testy JDM Innovation GmbH.

Problem

Ograniczona przestrzeń montażowa w dozowniku utrudniała optymalne rozmieszczenie komponentów. Montaż jednostki napędowej był tak skomplikowany, że nie można jej było łatwo rozwiązać za pomocą standardowych kół zębatych formowanych wtryskowo. Pas przenośnika nożowego musiał być napięty, co uszkodziłoby wał napędowy silnika elektrycznego, zatem układ elementów napędowych był nietypowy. Zainstalowanie standardowych kół zębatych skutkowałoby uszkodzeniem komponentów i kosztownymi, jednorazowymi zestawami. Ale dozownik był przeznaczony do produkcji seryjnej. Ponadto komponenty musiały mieć żywotność przekraczającą pięć lat.

Rozwiązanie

Swoboda projektowania wytwarzania addytywnego pozwoliła na precyzyjne dostosowanie komponentów do wymagań małej przestrzeni montażowej. Części wyprodukowane z proszku iglidur i3 SLS z selektywnym spiekaniem laserowym zostały zainstalowane i przetestowane bezpośrednio. Proszek iglidur i3 SLS został opracowany specjalnie do spiekania laserowego i ma bardzo dobre właściwości trybologiczne. Dzięki temu oczekiwana żywotność komponentów jest do 30 razy większa niż w przypadku komponentów wykonanych z konwencjonalnego tworzywa sztucznego. Części mogą być również produkowane znacznie szybciej niż miałoby to miejsce w przypadku formowania wtryskowego. Czas dostawy wynosi zwykle od dwóch do trzech dni — w przypadku pilnych projektów igus może również wysłać komponenty w ciągu 24 godzin.

Skomplikowane geometrie drukowane w prosty sposób i w bardzo krótkim czasie

Zestaw stożkowego koła zębatego w jednostce rozdzielającej dozownika podlegał różnym wymaganiom — w tym niewielkiej przestrzeni montażowej. Taśma porusza ostrze toczne, które jest prowadzone przez miniaturową prowadnicę drylin N. Wał wydrukowany w 3D jest prowadzony w dwóch łożyskach igus w blaszanej oprawie. Zainstalowanie standardowych kół zębatych skutkowałoby kompromisami w zakresie przestrzeni montażowej i kosztownymi, jednorazowymi zestawami. Ale ponieważ produkcja seryjna dozowników była w planie, wymagana była bardziej rozsądna alternatywa. Problem został rozwiązany dzięki produkcji addytywnej. Indywidualnie wykonany projekt CAD stożkowego koła zębatego można było łatwo zastosować w procesie selektywnego spiekania laserowego. Oznaczało to, że napęd można było bez żadnych kompromisów zainstalować w niewielkiej przestrzeni montażowej dozownika. Oprócz precyzyjnego, szczegółowego dopasowania komponentów, firma JDM Innovation GmbH była pod wrażeniem trwałości wysokowydajnych polimerów igus.

Rysunek CAD pokazuje kompaktową przestrzeń, w której zainstalowano złożoną jednostkę napędową.