Prototipten son ürüne kadar - 3D yazıcıdan yüklemeye hazır bilyalı yataklar

• Neye ihtiyaç vardı? 3D baskılı araçta direksiyon için düz rulmanlar
• Üretim yöntemi: Filament ekstrüzyon (FDM)
• Gereksinimler: düşük boşluk, yüksek mukavemet, yüksek aşınma direnci
• Malzeme: iglidur i150
• Endüstri Otomotiv endüstrisi
• İşbirliği sayesinde başarı: İyi yüzey kalitesi, aletsiz 3D baskı sayesinde daha hızlı üretim, geliştirme için daha fazla zaman, rulmanda çok az veya hiç boşluk olmaması

Bir bakışta uygulama:
İngiltere merkezli Scaled 3D şirketi, "Chameleon" projesinde, yalnızca 3D baskılı bileşenlerden oluşan dört tekerlekli bir araç geliştirdi. Araç testleri sırasında direksiyon sistemi tasarımı olumsuz yönde dikkat çekti. Direksiyon rulmanlarında çok fazla boşluk ve çok fazla aşınma vardı. Uygulamanın tamamen 3D baskılı olarak kalabilmesi için şirket, yatak noktalarına daha uygun olacak sert, aşınmaya dayanıklı bir malzeme aramaya başladı. İglidur i150 tribofilament ile büyük, küçük ve formatlarda yapılan çeşitli testlerden sonra, geliştirme ekibi nihayet çok az boşluğa sahip olan ve geleneksel plastikten yapılmış rulmanlara göre aşınmaya önemli ölçüde daha dayanıklı olan beş parçalı bir kaymalı yatak tasarladı. Bu, rulmanın 3D yazıcıdan gelmeye devam etmesi koşulunun yerine getirilmesini mümkün kıldı.

Aracın direksiyon sistemi çok fazla boşluğa sahipti ve kısa sürede hassasiyetsiz hale geldi. Ayrıca çabuk aşınma riski de taşıyordu. Bu nedenle, aracın geri kalanının mevcut şekline uyacak çok daha az boşluğa sahip direksiyon rulmanlarının yapılması gerekiyordu. Düz yatak derinliği 20 mm'yi geçmemeliydi. İki rulmandan altta olanının, her iki ucunda iki set radyal cıvata bulunan direksiyon kolonuna monte edilebilmesi için ayrık bir iç bileziğe sahip olması gerekiyordu. Bileşenlerin ayrıca standart PLA'dan yapılmış daha önce monte edilmiş rulmanlardan önemli ölçüde daha fazla mukavemete sahip olması gerekiyordu.

Scaled 3D, "Chameleon" projesi için mükemmel malzemeyi tribolojik olarak optimize edilmiş iglidur i150-PF tribofilamentte buldu. Filamentin büyük hacimli bir yazıcıda işlenmesi çok kolaydır ve kayma uygulamalarında mukavemet, tokluk ve katman yapışması açısından iyi mekanik özellikler sunar. Rulman, başlangıçta bir prototip olarak test edilen beş parçalı bir bilyalı rulmana dönüştürüldü. Testler sırasında, dönüş sırasında eksantrik yükler altında rulmandaki boşluk çok düşüktü. Nihai bileşenler aynı süreçle üretileceğinden, geliştirme aşamasındaki testler zaten çok anlamlıydı.

İngiltere'den "Chameleon" projesinin ana hedefi tamamen 3D yazıcıdan çıkan bir araç geliştirmekti. Projenin arkasındaki fikir, seri üretimden hızlı, müşteriye özel üretime geçişti. Aynı zamanda, aletsiz eklemeli üretim, geri dönüştürülmüş malzemenin kullanılmasına olanak sağlayacaktı. Scaled 3D'ye göre gelecekte 3D baskılı araç ve yapılarda %100 geri dönüştürülmüş malzeme kullanmak mümkün olacak. Chameleon ekibi şu ana kadar 2020'nin ilk prototipinde %30 geri dönüştürülmüş malzeme ile çalışmayı başardı. Parçaların 3D yazdırılabilme hızı bu proje için özel bir fayda sağlıyor: büyük bir parça (1.375 kg) için maksimum 83 dakikalık baskı süresi, bu parçaların aynı gün içinde çizilebileceği, yazdırılabileceği ve test edilebileceği anlamına geliyordu. Frezeleme ve enjeksiyon kalıplama gibi işlemlere göre büyük hız avantajı, parçaların geometrisindeki tasarım özgürlüğü ile desteklenen araç geliştirme özgürlüğü üzerinde çok olumlu bir etkiye sahipti.

Şirket, iglidur i150 tribofilamentin tribolojik özelliklerine genel bir bakış elde etmek için önce bileşenleri küçük bir formatta test etti. İlk olarak, işlenmemiş yüzeyleri diğer malzemelere kıyasla zaten çok iyi kalitede olan iç içe geçmiş silindirler basıldı. Parçalar daha sonra büyük formatta basıldı ve iyi yüzey kaliteleri etkileyici özellikleri arasında yer aldı. Değiştirilecek bilyalı rulman daha sonra iglidur i150'den yeniden basıldı. I150 yatakları ve bilyalı rulman kafesi, düşük sürtünmeli çalışma için iyi kızak ortakları olduklarını kanıtladı. Sonunda beş parçalı bir bilyalı rulman oluşturuldu.

İglidur i150 bilyalı rulman üzerinde yapılan testler sırasında, dönüş sırasında eksantrik yükler altında boşluk çok düşüktü. Bunun üzerine Chameleon direksiyon sistemine uyacak bir çift rulman sistemi geliştirildi. Scaled 3D'ye göre, iglidur i150 rulmanlarının baskı kalitesi ASA ile karşılaştırılabilir ve geleneksel PLA'dan çok daha iyi. Katman yüksekliği 1 mm olmasına rağmen yüzey kalitesi çok iyiydi. İyi bileşen kalitesine ek olarak, şirket parçaların kolay montajından da memnun. Tribofilament hem küçük uygulamalar hem de büyük ölçekli yazıcıyla yapılan projeler için uygundur. İyi mekanik özelliklere sahiptir ve bu nedenle çoğu uygulama ve 3D yazıcı için uygundur. iglidur i150 ayrıca AB Yönetmeliği 10/2011'e göre gıda uyumludur ve gıda ve ambalaj endüstrilerindeki uygulamalar için uygundur.