Yüksek ivmeler ve 80 °C'ye kadar: 3D yazıcılar için güvenilir lineer rulmanlar

2012 yılında kurulan Kühling&Kühling, müşterilerine esnek ve kolay ölçeklenebilir 3D üretim çözümleri satıyor. Kiel merkezli çözüm uzmanı, seri olarak üretilen ilk 3D yazıcının gerçekleştirilmesi için güvenli kablo yönlendirmesi için bir enerji zinciri ve uygun bir astar yatağı çözümü arıyordu. Bir 3D yazıcının rulman teknolojisinden beklentileri yüksektir: Makinelerin yüksek performansı, uzun bir süre boyunca yüksek ivmelere sorunsuz ve mümkün olduğunca az bakımla dayanabilen hareketli bileşenler gerektirir. Buna ek olarak, dinamik iç işleyiş 80 °C'ye varan muazzam sıcaklıklara neden olur ve bunun için doğru malzemelerin bulunması gerekir. Son olarak, yerleşik parçaların da sessizlik açısından yüksek gereksinimleri karşılaması gerekiyordu.

Kiel merkezli Kühling&Kühling şirketi 2012'den beri bunlardan biri. İki kurucu, mekatronik mühendisleri Jonas ve Simon Kühling, 3D yazıcılar alanında açık kaynaklı donanım geliştirme ve üretim konusunda uzmanlaşmıştır. Bir buçuk yıllık geliştirme sürecinin ardından ilk ürün olan "RepRap Industrial" 2013 sonundan beri seri üretimde. Özellikle ağır hizmet tipi sürekli kullanım için güvenilir ve yüksek kaliteli hızlı prototipleme için uygun maliyetli bir çözümdür

Sistem sürekli olarak daha da geliştirilmektedir ve "v1.1.0" sürümü ile temel bir güncelleme ve çeşitli iyileştirmeler almıştır. Yüksek mukavemetli termoplastikler ve fiber dolgulu plastiklerden kauçuk-elastik malzemelere kadar belirli temel özellikleri karşılayan tüm malzemeler işlenebilir. Evde kullanım veya modelleme için mevcut olan yazıcılar yalnızca çok sınırlı sayıda baskı malzemesinin kullanımına izin vermektedir. Burada ağırlıklı olarak mısır bazlı olan ve genellikle endüstriyel kullanımın teknik gerekliliklerine dayanamayan "biyo-plastik" kullanılmaktadır. Bunun nedeni, bu plastiğin 45 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda zaten başarısız olmasıdır - endüstrideki sıcaklık sınırları önemli ölçüde daha yüksektir. Endüstriyel kullanım için diğer 3D yazıcılarla karşılaştırıldığında, "RepRap Industrial" özellikle fiyatı nedeniyle tavsiye edilir. Bu, karşılaştırılabilir sistemlerden yaklaşık yüzde 25 ila 30 daha düşüktür. Bu başarı Kühling&Kühling'i haklı çıkarıyor: Ünite sayısı sürekli artıyor ve bir yıl içinde dört katına çıktı.

Yüksek mukavemetli termoplastikler ve elyaf dolgulu plastiklerden kauçuk-elastik malzemelere kadar belirli temel özellikleri karşılayan tüm malzemeler işlenebiliyor.

Simon Kühling uygun bir tedarikçi arayışını hatırlıyor: "Sistemi geliştirmeye başladığımızda, başlangıçta klasik bilyalı rulmanları düşündük. Bunların birkaç dezavantajı var. Birincisi, yaklaşık 12 Euro'luk birim fiyatlarıyla çok pahalılar ve ikincisi, 65 °C'lik bir çalışma sıcaklığında çalışmayı bırakıyorlar. Bu noktada keçeler arızalanmaya başlar. Ardından keçeler arızalanmaya başlar ve yağlama aşınır." Bu da plastik kayma yüzeyli lineer kaymalı yataklara yol açtı. "Maliyet nedeniyle başlangıçta Asya ürünlerini test ettik," diyor Simon Kühling. "Ancak bunlar, hızlı ve uzun vadeli teslimat kabiliyeti bir yana, gereksinimlerimizi hiçbir şekilde karşılamıyordu."

Kiel merkezli uzman, kablo yönlendirmesi için çok az kurulum alanı kaplayan ve özellikle dinamik uygulamalar için geliştirilen E2 mikro serisinden enerji zincirimizi tercih etti. Ayrıca, 3D yazıcı neslinde lineer rulman çözümü olarak dryspin® mil kılavuzları, drylin® R lineer kaymalı yataklar ve iglidur® E7'den yapılmış lineer kaymalı filmler kullanıldı. Geleneksel devridaim bilyalı burçların aksine, iglidur® malzemesinden üretilen lineer rulmanların uygun maliyetli ve aynı zamanda yüksek performanslı bir çözüm olduğu kanıtlanmıştır.
Gürültü emisyonları, hareket ivmesi ve sürekli sıcaklık direnci için yüksek gereksinimleri karşılarlar. Buna ek olarak, ömür boyu yağlama gerektirmeyen lineer kaymalı yataklar bakım gerektirmez ve bu nedenle özellikle düşük aşınma ve uzun hizmet ömrüne sahiptir. 
Hızlı hareketler sırasında bile rulman elemanlarının hassas konumlandırılması ve titreşim olmaması sayesinde müşteriler 3D yazıcılarıyla da optimum üretim sonuçları elde edebilirler.

igus® 'un lineer ve tahrik teknolojisi "drylin®" , 3D yazıcı tasarımcılarına her zaman tamamen yağlama gerektirmeyen, 24 saat içinde ve minimum sipariş miktarı olmadan temin edilebilen çeşitli bileşenler sunmaktadır. Yüksek performanslı plastiklerden yapılmış lineer kaymalı yatakları kullanmanın bir diğer avantajı da sessiz çalışmalarıdır; metal veya seramik bilyalarda olduğu gibi mekanik yuvarlanma gürültüsü yoktur.

"RepRap Industrial"'da toplam on iki igus®rulman ürünü kullanılmaktadır: çelik miller ve ilgili ekseni yönlendirmek için "iglidur®" yüksek performanslı plastiklerden yapılmış kayar folyolara sahip lineer kılavuz adaptörlerinin yanı sıra eksen tahrikleri olarak kılavuz vidalar ve plastik dişli somunlar. Lineer kaymalı yataklar, tasarım olarak devridaim bilyalı burçlarla aynıdır, ekonomiktir ve montajı kolaydır. Ayrıca titreşimleri de sönümlerler. Bu, 3D baskı büyük kuvvetler üretmediğinden, ancak hızlı ivmeler meydana geldiğinden daha da önemlidir. Bunun için eksenin hafif olması gerekir.

Kühling&Kühling'in 3D yazıcısı aynı zamanda igus'un ikinci büyük iş bölümü olan® plastik enerji zincirlerinin ürünlerini de kullanıyor. Burada kullanılan "E2 micro" ailesinden zincirler, son derece yerden tasarruf sağlayan tasarımları, düşük ağırlıkları ve özellikle yumuşak yuvarlanma hareketleriyle karakterize ediliyor. Plastik enerji zincirinin pürüzsüz konturları, yerleştirilen kabloları da korur.

igus'un online kataloğu® bize ürün yelpazesi ve bizim için uygun olan ürünler hakkında iyi bir genel bakış sağladı. Bununla birlikte, kişisel danışmanlık, çok sayıda seçenek arasından doğru olanı seçmemize çok yardımcı oldu."

Buna ek olarak, münferit bileşenlerin sınırları ve olanakları ile olası yeni gelişmeler hakkında sürekli bir diyalog vardı. Sonuncusu, örneğin kayar folyolar alanında uygulandı. Şu anda sunulan "iglidur® E7" kayar film, doğrusal hareketler için özel olarak geliştirilmiştir. Özel gücü, çelik, krom kaplı çelik ve her türlü paslanmaz çelikten yapılmış miller üzerinde yüksek hizmet ömrü ve düşük aşınma oranıdır. Çalışma sıcaklığı -30 ila +80°C arasında değişmektedir. " E7", 10 ila 50 mm çaplar için kayar folyo olarak mevcuttur ve "drylin® R" serisindeki tüm lineer gövdelerle birleştirilebilir.