3D-utskrivna reservkugghjul för elcykel – högre prestanda med tribologiskt optimerade material

• Vad behövdes: nya kugghjul till en planetväxellåda för en elcykel
• Tillverkningsprocess: selektiv lasersintring
• Krav och önskemål: Detaljnoggrannhet, passformsnoggrannhet, nötningsbeständighet
• Material: iglidur i3
• Industri: Cykelindustri
• Framgång genom samarbete: 30 gånger bättre nötningsbeständighet än konventionella SLS-material, hög slitstyrka, högre effektivitet

Tillämpningen i korthet:
Ersättningsväxlar behövdes för de kraftigt slitna kugghjulen i en planetväxellåda i en elcykel. Eftersom tillverkaren av elcykeln inte kunde leverera ersättningsväxlar hittade kunden lösningen hos 3D-printingavdelningen på igus GmbH i Köln. De nya kugghjulen modellerades på de gamla, slitna komponenterna och skrevs ut med hjälp av lasersintringsprocessen. Kunden kunde installera kugghjulen direkt efter mottagandet och märkte en förbättring av växellådans prestanda efter bara en kort tid.

Växellådan på en elcykel levererade inte längre den ursprungliga prestandan och en snabb titt inuti planetväxellådan avslöjade orsaken: kugghjulen var mycket slitna. Originalreservdelar kunde inte levereras av tillverkaren, och därför sökte kunden efter ersättningsväxlar på annat håll. Kugghjulen måste passa exakt i växellådan och ha en betydligt högre nötningsbeständighet än de tidigare komponenterna för att klara belastningarna.

Kunden vände sig till 3D-printingavdelningen på igus GmbH. Här kunde han skicka in de slitna kugghjulen för att få dem omritade och utskrivna. Kugghjulen tillverkades av det tribologiskt optimerade materialet iglidur i3 med hjälp av lasersintringsprocessen. Komponenter tillverkade av iglidur i3 är mycket detaljrika och har goda mekaniska egenskaper. Den avgörande faktorn för detta projekt var det 30 gånger förbättrade nötningsmotståndet jämfört med konventionella material för lasersintring. Förutom den låga slitstyrkan har kugghjulen också hög hållfasthet. Efter bara en kort tid rapporterade kunden att växellådans prestanda hade ökat.

En av de största fördelarna med additiv tillverkning är den höga hastigheten med vilken komponenter kan produceras. Tillsammans med de låga produktionskostnaderna för små kvantiteter är 3D-printing ett oslagbart verktyg för tillverkning av prototyper i testfasen för många applikationer. I det här fallet var det också möjligt att på kort tid spåra, skriva ut och skicka kugghjulen till planetväxeln till kunden. De utskrivna kugghjulen fastnade dock i början på fästbultarna, varför ett kugghjul gick sönder när det togs bort igen. Efter en kort konsultation anpassades CAD-modellen och skrevs ut på mycket kort tid. De nya kugghjulen passade exakt på bultarna i växellådan och uppfyllde alla krav. Kunden rapporterar om ökad prestanda och stor tillfredsställelse.

plast för längre livslängd® - målet för varje komponent och material som lämnar igus-portarna är att förbättra tekniken och helst sänka kostnaderna i processen. Detta gäller även de material som har utvecklats speciellt för 3D-printing för att kunna tillverka komponenter med optimerade glidegenskaper. Förutom SLS-pulver erbjuder igus ett stort urval av material med olika filament som är individuellt optimerade för varje applikation. Till exempel är iglidur i3 det perfekta materialet för glidande applikationer och kugghjul. SLS-pulvret kan bearbetas in i minsta detalj med exakta ytor och uppvisar extremt lågt slitage med maximal styrka. Resultaten från igus testlaboratorium talar för sig själva: Jämfört med konventionella SLS-material har komponenter tillverkade av iglidur i3 upp till 30 gånger bättre nötningsbeständighet. Detta material är mycket väl lämpat för kugghjul såväl som för rullar, kuggstänger, cylindriska kugghjul och koniska kugghjul. Förutom iglidur i3 är SLS-pulvret iglidur i6 också lämpligt för alla glidande applikationer. Materialet kännetecknas av sin höga nötningsbeständighet och höga seghet samt sin certifierade livsmedelsöverensstämmelse i enlighet med FDA och EU-förordning 10/2011. Materialet är särskilt lämpligt för snäckväxlar och för kundanpassade applikationer inom livsmedelsindustrin.