Snabb och ekonomisk produktion av komplexa specialdelar

• Vad som behövdes: Speciella glidflygplan med komplexa geometrier
• Tillverkningsprocess: Lasersintring
• Krav som ställdes: Glidoptimerade, självsmörjande, hållbara
• Material: iglidur I3
• Industri: Ford onsindustrin
• Framgång genom samarbete: Kostnadseffektiv, snabb produktion av små serier. Slitstarka komponenter med torrkörning.

Förare som inte kan använda sina ben kan accelerera med händerna på ratten tack vare Darios digitala gasring. Den eleganta och diskreta gasringen har utvecklats av Kempf i Alsace och ger komfort och säkerhet vid körning och kan integreras i de flesta automatiska fordon. För att anpassa gasringen till plattare rattar ställdes ingenjörerna inför utmaningen att få ringen att glida runt hörnet. Företaget tilldelades Manus Award för innovativa problemlösningar med plastlager 2019 för sin lösning - de speciella glidarna tillverkade av den glidoptimerade 3D-printade plasten iglidur i3.

Med den självsmörjande SLS-plasten iglidur i3 kan komplexa specialdelar tillverkas inom 24 timmar i 3D-printingtjänsten från igus. De komponenter som skrivs ut från iglidurs glidpolymerer kännetecknas av hög slitstyrka och förutsägbar livslängd.

"För tillverkningen av gasringar till platta rattar behöver företaget regelbundet speciella glidskenor som är rörligt förbundna med varandra och glider runt hörnet" via en metallring. Det krävs mer än 200 element per ratt. Det enda sättet att åstadkomma denna rörelse är att konstruera specialglidare med komplex geometri. Dessa sliders innehåller många underskärningar, vilket gör tillverkningen med konventionella tillverkningsprocesser inte bara svår utan också mycket kostnadsintensiv. Eftersom Kempfs körhjälpmedel har en 30-årig garanti måste specialglidarna vara extremt hållbara och tillförlitliga. Det är inte möjligt att smörja komponenterna eftersom de är permanent installerade inuti gasringens läderöverdrag.

De komplexa strukturerna och underskärningarna på de speciella glidflygplanen kan bara tillverkas effektivt med additiv tillverkning. Med den glidoptimerade högpresterande plasten iglidur i3 hittade Kempf det perfekta materialet för att trycka filigranelementen. De speciella glidflygplanen, som tillverkas inom 24 timmar med hjälp av lasersintringsprocessen, löper smidigt runt hörnet utan smörjning eller underhåll. Trots den höga kvantiteten på mer än 10.000 enheter per order visade sig tillverkningen av specialglidarna med 3D-printing till och med vara billigare än formsprutning på grund av den höga komplexitetsnivån.

"Gasringen är den bästa produkten på marknaden när det gäller kvalitet. Utförandet är oöverträffat och tillförlitligheten obruten. Jag har kört totalt 785.000 kilometer hittills utan några tekniska problem. Ja, det är 785.000 kilometer och 19,625 varv runt jorden."

Detta är bara ett av de många entusiastiska vittnesmålen från Darios-användare. Det är inte så konstigt, för Kempf satsar på högsta kvalitet och erbjuder sina kunder 30 års garanti på alla körhjälpmedel.

KEMPF grundades 1955 av Hans Kempf, som var handikappad efter att ha drabbats av polio. Han var en ivrig mekaniker och uppfann gasringen så att han kunde köra med båda händerna på ratten. Vid slutet av sitt liv 2002 hade han konverterat över 100.000 fordon.

Det handgassystem som Kempf har utvecklat är det enda på marknaden som anpassar sig efter fordonets hastighet: Vid låga hastigheter är accelerationen mjuk, progressiv och ekonomisk; vid höga hastigheter är accelerationen dynamisk för att garantera säker körning och göra snabba omkörningar exakta och enkla. Rattens alla vanliga funktioner, som justerbarhet, krockkudde och signalhorn, finns kvar. Pedalerna förblir också funktionella - Darios kan stängas av med en strömbrytare så att andra förare kan använda fordonet på vanligt sätt.

För att accelerera trycker man ringen i riktning mot ratten. Detta kräver endast en mycket liten kraft (ca 3 Newton). Slaglängden mellan tomgång och full gas är endast ca 18 mm. När ratten glider tillbaka till rakt fram-läget efter en kurva möjliggör det fritt roterande locket en exakt acceleration vid utgången av kurvan, oavsett rattposition. Båda händerna kan hållas kvar på ratten när Darios används, och gasringen kan också användas med bara en hand, t.ex. för att aktivera den högra parkeringsbromsen med den andra handen.

Gasringen är klädd i fint läder som smälter in harmoniskt i bilens interiör, och föraren kan till och med välja färg på lädret om han eller hon så önskar. Eftersom många bilar numera har platta rattar utvecklades Darios 211. Denna gasring är tillplattad, men har också ett fritt roterande lock. Men hur förser man en tillplattad ring med ett skjutbart lock?

Den nya trenden att utrusta fordon med platta i stället för runda rattar ställde ingenjörerna på Kempf inför en stor utmaning. Av både tekniska och estetiska skäl kräver en tillplattad ratt en lika tillplattad gasring. Den oansenliga gasringen, som är integrerad i fordonet som en självklarhet, innehåller faktiskt ett antal detaljerade detaljer. Att utrusta en rund gasring med ett skjutbart lock är förhållandevis enkelt. Att förse en tillplattad gasring med en hylsa som roterar lika fritt som en rund kräver en tekniskt sofistikerad lösning.

Produktutvecklarna på Kempf hittade denna lösning i samarbete med 3D-printingteamet på igus. Den nya Darios 211, världens första platta gasring, använder additivt tillverkade komponenter av den glidoptimerade plasten iglidur i3. Den tillplattade gasringen har mer än tvåhundra av dessa flexibelt anslutna element. De bildar en glidande ring runt den tillplattade metallkärnan i gasringen och möjliggör därmed en sömlös glidning av höljet. Kempf tilldelades Manus Award i brons vid Hannovermässan 2019 för denna särskilt innovativa lösning.

Ingenjörerna bestämde sig för att tillverka de komplexa specialglidarna med hjälp av 3D-printing, eftersom formsprutning var mycket komplicerat och därmed dyrt på grund av de många underskärningarna. Additiv tillverkning innebär nästan inga begränsningar när det gäller konstruktionsregler, vilket gör tillverkningen av komponenter med komplexa geometrier särskilt ekonomisk. Detta eliminerar också formkostnaderna.

En av de viktigaste anledningarna till att iglidur i3 valdes som material för tillverkning av de speciella glidflygplanen var de fasta smörjmedel som materialet innehåller. Detta eliminerar behovet av att underhålla komponenterna och ökar deras livslängd avsevärt, eftersom det knappt finns något slitage. iglidur i3 är ett SLS-pulver som kan bearbetas på alla konventionella lasersintringsmaskiner. Pulvret smälts lager för lager med en laser, vilket möjliggör en exakt reproduktion av fina strukturer. Beroende på komponentens storlek kan flera tusen delar tillverkas under en tryckprocess som tar cirka 24 timmar. Kunderna drar inte bara nytta av de stora kostnadsbesparingarna, utan också av de oslagbart snabba produktions- och leveranstiderna. En annan specialfunktion som endast lasersintring möjliggör i denna form är tryckning av förpackningar för filigrandelarna i samma tryckprocess. Detta eliminerar kostnaden och ansträngningen för förpackning och risken för att enskilda komponenter försvinner eller skadas.

iglidur i3 är den överlägset mest använda 3D-printingplasten i igus 3D-printingtjänst. Förutom olika glidapplikationer visar den sina styrkor som den bästa plasten som för närvarande finns på marknaden för 3D-utskrivna kugghjul.