Szybka i ekonomiczna produkcja skomplikowanych części specjalnych

• Co było potrzebne: Specjalne elementy ślizgowe o skomplikowanej geometrii
• Metoda produkcji: Selektywne spiekanie laserowe
• Wymagania: Zoptymalizowane właściwości ślizgowe, samosmarowność, trwałość
• Materiał: iglidur i3
• Branża: Motoryzacja
• Sukces dzięki współpracy: Ekonomiczna, szybka produkcja małych ilości. Trwałe komponenty z możliwością pracy na sucho.

Kierowcy samochodów, którzy nie mogą używać nóg, mogą teraz przyspieszać trzymając ręce na kierownicy, dzięki cyfrowemu pierścieniowi Darios. Opracowany przez firmę Kempf w Alzacji, elegancki i dyskretny pierścień zapewnia bezpieczną i komfortową jazdę oraz może być zintegrowany z większością pojazdów z automatyczną skrzynią biegów. Wyzwaniem, przed którym stanęli inżynierowie, dostosowując pierścień do spłaszczonych kierownic, było uzyskanie poślizgu pierścienia na zakręcie. Rozwiązanie przyjęło formę specjalnych elementów ślizgowych wykonanych ze zoptymalizowanego pod kątem przesuwu tworzywa sztucznego do drukowania 3D iglidur i3 i przyniosło firmie nagrodę manus 2019 za innowacyjne rozwiązania łożysk z tworzyw sztucznych.

Za pośrednictwem usługi drukowania 3D igus, złożone części specjalne można wyprodukować z samosmarownego tworzywa sztucznego, spiekanego laserowo, iglidur i3 w ciągu 24 godzin. Części wydrukowane za pomocą polimerów ślizgowych iglidur wyróżniają się wysoką odpornością na zużycie i przewidywalną żywotnością. 

 

Pozycja pierścienia do przyspieszania jest wykrywana przez dwa czujniki i przesyłana przewodem do komputera umieszczonego pod panelem bocznym. Każdy model kierownicy jest mierzony za pomocą skanera 3D, aby optymalnie zintegrować mechanizm, czujniki i płytkę drukowaną DARIOS. Źródło: Kempf

Problem

Do produkcji pierścieni dla spłaszczonych kierownic, klient regularnie potrzebuje specjalnych elementów ślizgowych, które są ze sobą połączone i poruszają się "po zakręcie" — po metalowym pierścieniu. Na każdą kierownicę potrzeba ponad 200 elementów. Jedyną możliwością realizacji tego ruchu jest zaprojektowanie specjalnych elementów ślizgowych o skomplikowanej geometrii z licznymi podcięciami, w wyniku czego produkcja konwencjonalnymi metodami jest nie tylko trudna, ale i bardzo kosztowna. Ponieważ na urządzenia wspomagające jazdę firmy Kempf udzielana jest 30-letnia gwarancja, specjalne elementy ślizgowe muszą być wyjątkowo trwałe i niezawodne. Komponentów nie można smarować, ponieważ są one na stałe zainstalowane wewnątrz skórzanej tulei pierścienia akceleratora.

Rozwiązanie

Złożone struktury i podcięcia specjalnych elementów ślizgowych mogą być efektywnie wytwarzane tylko przy użyciu produkcji addytywnej. iglidur I3, wysokowydajny polimer o zoptymalizowanych właściwościach ślizgowych, okazał się dla firmy Kempf idealnym materiałem, z którego można wydrukować delikatne elementy. Spiekane laserowo w ciągu 24 godzin, specjalne slidery nie wymagają smarowania ani konserwacji, aby płynnie poruszać się po zakręcie. Pomimo dużej ilości zamówień (ponad 10 000 sztuk na zamówienie), duża złożoność specjalnych sliderów sprawiła, że druk 3D był jeszcze bardziej opłacalny niż formowanie wtryskowe.  

Cyfrowy pierścień przyspieszenia Darios sprawia, że obie ręce mogą pozostać na kierownicy. Kierowca może również kierować i przyspieszać jedną ręką, a drugą obsługiwać hamulec ręczny. Źródło: Kempf

Jazda tylko za pomocą rąk: Darios, cyfrowy pierścień do przyspieszania zamontowany na kierownicy

 „Pierścień akceleratora to produkt najwyższej jakości na rynku. Jego wykonanie jest znakomite, a niezawodność nie słabnie. Do tej pory przejechałem w sumie 785 000 kilometrów bez żadnych problemów technicznych. Tak, 785 000 kilometrów, czyli 19,625 razy dookoła świata."

To tylko jedna z wielu entuzjastycznych opinii od użytkowników Darios. I nic dziwnego, w końcu Kempf kładzie nacisk na najwyższą jakość swoich produktów i oferuje swoim klientom 30-letnią gwarancję na wszystkie urządzenia wspomagające prowadzenie.

Firma KEMPF została założona w 1955 roku przez Hansa Kempfa, który po przebyciu polio miał trudności z chodzeniem. Jako zapalony mechanik wynalazł pierścień do przyspieszania, aby można było prowadzić samochód trzymając obie ręce na kierownicy. Do śmierci w 2002 roku zmodernizował ponad 100 000 pojazdów.

Opracowany przez Kempf system ręcznego akceleratora jako jedyny na rynku dostosowuje się do prędkości pojazdu: przy niskich prędkościach przyspieszenie jest łagodne, progresywne i ekonomiczne, natomiast przy wysokich dynamiczne, dzięki czemu jazda jest bezpieczniejsza a kierowca może precyzyjnie i łatwo wykonywać szybkie manewry wyprzedzania. Wszystkie zwykłe funkcje kierownicy, takie jak regulacja, poduszka powietrzna i klakson, zostają zachowane. Pedały również nadal działają — Darios można wyłączyć za pomocą przełącznika, aby inni kierowcy mogli obsługiwać pojazd w zwykły sposób.

Pierścień można zamontować w prawie wszystkich samochodach z automatyczną skrzynią biegów. Płynnie i elegancko komponuje się z wystrojem wnętrza. Źródło: Kempf

Precyzyjne przyspieszanie, dzięki swobodnie poruszającej się tulei

Aby przyspieszyć, pierścień jest wciskany w kierunku kierownicy. Wymaga to bardzo małej siły (około trzech niutonów). Skok pomiędzy biegiem jałowym a pełnym przyspieszeniem wynosi ok. 18 mm. Gdy kierownica po pokonaniu zakrętu powraca do pozycji prostej, swobodnie obracająca się tuleja umożliwia precyzyjne przyspieszenie podczas wychodzenia z zakrętu, niezależnie od pozycji kierownicy. Obie ręce mogą pozostać na kierownicy, gdy Darios działa, ale pierścień przyspieszenia można również obsługiwać jedną ręką, dzięki czemu druga ręka może zająć się hamulcem ręcznym. 

Dzięki pokryciu delikatną skórą pierścień idealnie komponuje się z wnętrzem pojazdu, a na życzenie można wybrać nawet kolor skóry. Odkąd opracowano Darios 211, wiele samochodów ma teraz płaskie kierownice. Ten pierścień gazu jest płaski, ale posiada również swobodnie obracającą się tuleję. Ale jak płaski pierścień może być wyposażony w pokrywę ślizgową? 

Wiele nowych pojazdów ma płaskie kierownice. Dlatego też pierścień gazu musiał mieć płaską konstrukcję dla tych pojazdów, co postawiło konstruktorów przed trudnymi problemami technicznymi. Źródło: Kempf

Ponad 200 specjalnych sliderów z iglidur I3 zapewnia beztarciowy ślizg

Nowy trend polegający na wyposażaniu pojazdów w płaskie kierownice zamiast okrągłych, postawił przed inżynierami firmy Kempf duże wyzwanie. W przypadku płaskiej kierownicy, ze względów technicznych i estetycznych konieczny jest równie płaski jak kierownica pierścień gazu. Nierzucające się w oczy urządzenie, które wydaje się być naturalną częścią pojazdu, jest w rzeczywistości pełne wielu skomplikowanych elementów. Wyposażenie okrągłego pierścienia w tuleję ślizgową jest stosunkowo proste. Pokrycie płaskiego pierścienia tuleją, która obraca się równie swobodnie jak okrągła, wymaga technicznie skomplikowanego rozwiązania.  
 
Twórcy produktów firmy Kempf znaleźli to rozwiązanie we współpracy z zespołem druku 3D firmy igus. W nowym Darios 211, pierwszym na świecie płaskim pierścieniu przyspieszającym, zastosowano produkowane addytywnie komponenty z polimeru iglidur I3 o zoptymalizowanych właściwościach ślizgowych. Płaski pierścień ma ponad dwieście takich elementów, które są ze sobą elastycznie połączone. Tworzą one pierścień ślizgowy wokół płaskiego, metalowego rdzenia pierścienia i umożliwiają w ten sposób bezproblemowy ślizg tulei. Za to szczególnie innowacyjne rozwiązanie firma Kempf otrzymała w 2019, na targach w Hanowerze, nagrodę Brązowego Manusa.

Pierścień Darios 211 zawiera ponad 200 skomplikowanych, specjalnych elementów ślizgowych, które umożliwiają beztarciowe przesuwanie skórzanego rękawa po metalowym pierścieniu. Źródło: Kempf

Zalety specjalnych elementów ślizgowych, wydrukowanych z iglidur I3

Inżynierowie zdecydowali się na wydrukowanie w 3D skomplikowanych specjalnych sliderów, ze względu na liczne podcięcia, które sprawiły, że formowanie wtryskowe było bardzo skomplikowane, a przez to kosztowne. Produkcja addytywna nie narzuca prawie żadnych ograniczeń w zakresie zasad projektowania, co sprawia, że wytwarzanie elementów o skomplikowanej geometrii jest ekonomiczne. Eliminuje również koszty narzędzi.

Jednym z najważniejszych powodów wyboru iglidur i3 jako materiału do produkcji specjalnego slidera były zawarte w nim stałe smary. Konserwacja elementów nie jest konieczna, a żywotność ulega znacznemu wydłużeniu ze względu na praktyczny brak zużycia. iglidur i3 jest proszkiem SLS, który może być przetwarzany przez wszystkie konwencjonalne maszyny do spiekania laserowego. Proszek jest topiony warstwa po warstwie za pomocą lasera, co umożliwia precyzyjne odwzorowanie drobnych struktur. W zależności od rozmiaru elementu, podczas procesu druku, trwającym około 24 godzin, można wyprodukować kilka tysięcy sztuk. Klient zyskuje nie tylko wysoką oszczędność kosztów, ale także bezkonkurencyjnie szybki czas produkcji i dostawy. Kolejną cechą szczególną, którą w tej formie umożliwia tylko spiekanie laserowe, jest drukowanie opakowań do niewielkich elementów w tym samym procesie drukowania. Unika się kosztów pakowania i pracy z nim związanej oraz nie ma ryzyka, że poszczególne elementy ulegną zagubieniu lub uszkodzeniu.

iglidur i3 jest zdecydowanie najczęściej używanym tworzywem w usłudze drukowania 3D firmy igus. Oprócz przydatności do różnych zastosowań ślizgowych, demonstruje swoje mocne strony jako jeden z najlepszych polimerów na rynku dla drukowanych w 3D kół zębatych.