高加速度和高達 80 °C：適用於 3D 印表機的可靠線性軸承

• 需要： E2 微型系列的能量鏈、drylin® R 線性滑動軸承、由 iglidur® E7 製成的線性滑動薄膜、dryspin® 主軸導軌
• **要求：**應用中的軸承應永久承受高加速度和高達 80 °C 的溫度。
• **產業：**3D 印表機
• **客戶的成功案例：**與循環球襯套相比，iglidur® 線性箔片被證明是一種具有成本效益的替代方案。它們也具有低震動、免潤滑、免維護和耐用的特性。

成立於 2012 年的 Kühling&Kühling 向客戶銷售靈活、易於擴展的 3D 製造解決方案。為了實現第一台批量生產的 3D 印表機，這家位於 Kiel 的解決方案專家一直在尋找安全電纜佈線的能量鏈以及合適的襯墊軸承解決方案。3D 印表機對軸承技術的要求很高：機器的高性能要求移動部件能夠長時間承受高加速度而不會出現任何問題，並盡可能減少維護。此外，動態的內部運作也會產生高達 80 °C 的巨大溫度，因此必須找到合適的材料。最後，內建零件也必須符合安靜性的高要求。

位於 Kiel 的 Kühling&Kühling 公司自 2012 年起就是其中之一。兩位創辦人是機電工程師 Jonas 和 Simon Kühling，專門從事 3D 印表機領域的開放原始碼硬體開發和製造。經過一年半的開發，第一台產品"RepRap Industrial" 已於 2013 年底開始量產。 它是可靠、高品質快速原型製作的經濟實惠解決方案，尤其適合重型連續使用。

該系統一直在進一步開發中，剛剛在"v1.1.0" 版本中進行了基本更新和各種改進。所有符合特定基本規格的材料均可加工，從高強度熱塑塑料、纖維填充塑料到橡膠彈性材料，應有盡有。家用或模型用的印表機只允許使用範圍非常有限的印表材料。這裡主要使用一種所謂的"生物塑膠" ，這種塑膠以玉米為基礎，一般無法承受工業使用的技術要求。這是因為這種塑料在 45 °C 以上的溫度下已經失效 - 而工業上的溫度限制要高得多。與其他工業用 3D 印表機相比，"RepRap Industrial" 因其價格而特別值得推薦。其價格比同類系統低 25% 至 30%。 Kühling&Kühling 的成功證明了它的正確：單位數量持續增加，並在一年內翻了兩番。

所有符合特定基本規格的材料都可以加工，從高強度熱塑塑料、纖維填充塑料到橡膠彈性材料。

Simon Kühling 還記得尋找合適的供應商的過程："當我們開始開發這套系統時，我們最初想到的是傳統的滾珠軸承。這些軸承有幾個缺點。首先，它們太貴了，單價約為 12 歐元；其次，它們在 65 °C 的工作溫度下就會停止工作。此時，密封件開始失效。然後，密封件開始失效，潤滑油也會磨損。" 這導致了具有塑膠滑動表面的線性滑動軸承。"Simon Kühling 說：「由於成本原因，我們最初測試了亞洲產品，" 。"但是，這些產品無法滿足我們的要求，更不用說快速和長期的交貨能力了。"

在電纜佈線方面，這家位於 Kiel 的專家選擇了我們E2 微型系列中的能量鏈，它只佔用很小的安裝空間，是專為動態應用而開發的。此外，dryspin® 主軸導軌、drylin® R 線性滑動軸承和由 iglidur® E7 製成的線性滑動薄膜被用作 3D 印表機一代的線性軸承解決方案。 與傳統的循環球襯套不同，由 iglidur® 材料製成的線性軸承被證明是一種具有成本效益，同時具有高性能的解決方案。
它們滿足了對噪音排放、行程加速度和連續耐溫性的高要求。此外，終生免潤滑的線性滑動軸承免維護，因此磨損特別低，使用壽命長。
由於軸承元件定位精準，即使在快速移動時也不會產生震動，因此客戶也能利用 3D 印表機達到最佳的生產效果。

來自 igus® 的線性與驅動技術"drylin®" 可為 3D 印表機設計師提供各種元件 - 永遠完全無需潤滑，並可在 24 小時內提供，且無最小訂購量限制。 使用由高性能塑膠製成的線性滑動軸承的另一個優點是運行安靜；不會像金屬或陶瓷球那樣產生機械滾動噪音。

在"RepRap Industrial" 中，共使用了 12 種 igus®軸承產品：鋼軸和線性導軌適配器，其滑動箔由"iglidur®" 高性能塑料製成，用於引導各軸，以及導螺桿和塑料螺紋螺母作為軸驅動。線性滑動軸承的設計與循環球襯套相同，經濟實惠且容易安裝。它們還可以減震。這一點更為重要，因為 3D 列印不會產生很大的力，但卻會發生快速加速。因此，軸的重量必須很輕。

Kühling&Kühling 的 3D 打印機還使用了 igus® 第二大業務部門的產品，即塑料能量鏈。"E2 micro" 系列的鏈條設計非常節省空間，重量輕，滾動特別平滑。 塑膠能量鏈的平滑輪廓也能保護插入的電纜。

igus® 的線上目錄已經讓我們很好地瞭解了產品系列和適合我們的產品。然而，個人諮詢對我們從眾多選項中選擇合適的產品幫助很大。"

此外，我們還就個別組件的限制和可能性以及可能的新發展進行了持續的對話。例如，後者適用於滑動燙印箔領域。目前推出的"iglidur® E7" 滑動薄膜專為線性運動而開發。它的優點是在鋼材、鍍鉻鋼材和各種不銹鋼材質的軸上具有高使用壽命和低磨損率。操作溫度範圍為 -30 至 + 80°C。"E7" 可提供直徑 10 至 50 mm 的滑動燙印箔，並可與"drylin® R" 系列的所有線性外殼組合。