Reservkugghjul tål hög belastning vid användning

• Vad som behövdes: specialkugghjul som tål belastning för reparation av servomotorer i taklamporna på stora flygplatsbrandbilar 
• Tillverkningsmetod: lasersintring
• Krav: Billiga, mycket tåliga för belastning
• Material: iglidur i3
• Bransch: nyttofordon
• Framgång genom samarbete: kugghjulen tål den stora belastningen och användes för att reparera andra fordon. Detta gjorde det möjligt för företaget att undvika en kostsam ersättning av hela servomotorerna.

Fraport AG:s brandkår ansvarar för brandskydd på Frankfurts am Mains flygplats. Flygplatsens stora brandbilar har vattenkanoner som ändrar sprutmunstyckets vinkel med hjälp av en servomotor. Eftersom denna höjdförändring också sker när vatten matas ut, medför det hög belastning på servomotorn. Efter tio års användning är de inbyggda kugghjulen slitna. Vattenkanonerna måste då repareras.
 

För reparation av takvattenkanonerna på stora flygplatsbrandbilar behövde Fraport AG:s brandkår individuella kugghjul som tål hög belastning.

Problem

De frästa plasthjulen som användes i takvattenkanonens inställningsmotor var efter tio års användning slitna och behövde bytas ut. Tillverkaren rekommenderar att man byter ut hela inställningsmotorn, vilket dock är mycket kostsamt. Tillverkningen av specialkugghjul med konventionella tillverkningsprocesser är ofta olönsam och inte alltid möjlig på grund av de komplexa geometrierna. 

Lösning

Med SLS-plasten iglidur I3 hittade underhållsteknikerna på Fraport AG:s brandkår en idealisk lösning: 3D-utskrift som tillverkningsprocess gör det möjligt att producera enskilda och specialdelar snabbt och kostnadseffektivt. Iglidur-plaster, speciellt utvecklade för krävande användning i maskiner, innehåller fasta smörjmedel, vilket gör dem mer hållbara och minskar underhållskostnaderna. De printade iglidur-kugghjulen uppfyllde förväntningarna och används nu i andra fordon på flygplatsen. 

Kugghjulen är inbyggda i en inställningsmotor i takvattenkanonen. Den ändrar sprutmunstyckets vinkel.

Takvattenkanoner på brandbilar för storflygplatser måste klara intensiv belastning när de sprutar ut vatten

Frankfurts flygplats är Tysklands största civila flygplats. Internationellt är den också en av de ledande flygplatserna i Europa för passagerar- och godstrafik. Med nästan 81 000 anställda i ca 450 företag är den största lokala arbetsplatsen i Tyskland och utgöra en stark magnet för andra företag inom det ekonomiskt viktiga Rhein-Main-området. Med den höga tätheten av flygplan, kommersiella och privata fordon är det alltid hög aktivitet hos flygplatsens brandkår. För att följa de lagligt föreskrivna interventionstiderna måste brandkåren kunna nå varje plats på fältet inom tre minuter. Därför är den personella och den tekniska utrustningen på flygplatsens tre brandstationer viktig.
 
De mer än 115 brandbilarna på flygplatsplatsen inkluderar också fjorton brandsläckningsfordon för storflygplatser. Med sina takvattenkanoner kan de spruta minst 5 300 l vatten mer än 80 m långt på bara en minut. Belastningen på inställningsmotorerna för dessa takvattenkanoner är hög, eftersom de styr höjden på vattenstrålen genom att ändra vinkeln. 

Eftersom höjdförändringen också sker när vattnet sprutas ut utsätts kugghjulen för hög belastning.

Printade kugghjul av iglidur I3: framgångsrik användning i brandsläckningsfordon på storflygplatser

I inställningsmotorn är två specialkugghjul i robust plast monterade. Efter tio års användning var dessa nedslitna, vilket gjorde att takvattenkanonerna behövde servas. Fordonstillverkaren rekommenderade underhållsteknikerna att byta ut hela inställningsmotorn, vilket dock skulle medföra stora kostnader. Istället för att ersätta hela inställningsmotorn, som i övrigt fungerade felfritt, bestämde sig konstruktörerna för att testa något nytt: efter efterforskningar på internet upptäckte de möjligheten att producera långlivade kugghjul i 3D-utskrift på igus och bestämde sig för att testa den slitstarka plasten iglidur I3. För konstruktionen av kugghjulen användes det webbaserade, kostnadsfria CAD-konfigurationsverktyget. Mallarna för 3D-utskrivna kugghjul kan utformas snabbt och enkelt.

Tillverkningen med SLS-metoden tog mindre än 3 dagar, så kunden snabbt kunde börja testa de nya kugghjulen. Testerna visade att iglidur I3-kugghjulen klarade av de höga belastningarna. Därför kunde underhållsteknikerna beställa ytterligare kugghjul till fordonsparken. Eftersom de var så begeistrade över materialkvaliteten och den snabba och okomplicerade servicen lät de genast skriva ut och testa ytterligare en komponent, som styr de pneumatiska dörrarna på flygplatsfordonen för brandsläckning – framgångsrikt. Denna utskrivna tillämpning uppfyllde också kraven och används nu i brandbilsflottan på Frankfurts flygplats.

Det finns knappast några begränsningar vad det gäller geometrin på 3D-printade kugghjul. I vår 3D-utskriftstjänst kan kugghjul i kvantiteter från 1 till 10 000 printas kostnadseffektivt på 1 till 3 dagar.

Varför printa kugghjul av iglidur I3?

De iglidur plaster som är speciellt utvecklade för tillverkning av rörliga maskindelar kännetecknas av en särskilt hög nötningsbeständighet och de integrerade fasta smörjmedlen. De används för produktion av komponenter med hjälp av formsprutning, additiv tillverkning och mekanisk bearbetning av halvfabrikat. iglidur I3 utvecklades som ett plastpulver för produktion vid lasersintring och kännetecknas av hög slitstyrka och hållfasthet. Det är inte för inte som detta material är den obestridda bästsäljaren bland 3D-utskriftsmaterial från igus.
 
Tack vare sina mekaniska egenskaper är iglidur I3 särskilt lämplig för cylindriska och koniska kugghjul samt för alla andra typer av kugghjulsformer. Endast för 3D-printade snäckhjul rekommenderas iglidur I6, eftersom denna plast har utvecklats för en ökad glidförmåga. Hur länge ett printat kugghjul i iglidur I3 håller under de givna applikationsparametrarna kan snabbt och enkelt bestämmas online i livslängdsberäknaren för kugghjul. Den särskilt långa livslängden på kugghjul av iglidur I3 jämfört med konventionella plastkugghjul har testats och bevisats i vårt testlaboratorium.. 
 
En av de största fördelarna med 3D-printade kugghjul är flexibiliteten när det gäller tandfotsgeometrin. Tandfotsradien kan optimeras och därmed kugghjulens livslängd förbättras. Vid mekanisk produktion är sådan optimering vanligtvis inte möjlig på grund av verktygsstorleken. För att konstruera kugghjul direkt med den optimerade tandfotsradien rekommenderas vår kostnadsfria CAD-konfigurator.