從原型到最終產品 - 從 3D 印表機即可安裝的滾珠軸承

• **需要什麼？**用於 3D 列印車輛轉向的滑動軸承
• **製造方法：**絲線擠壓 (FDM)
• **要求：**低間隙、高強度、高耐磨性
• **材料：**iglidur i150
• **產業：**汽車工業
• **透過合作取得成功：**良好的表面品質、免工具 3D 列印的快速生產、更多的開發時間、軸承幾乎沒有間隙

應用一覽：
在其"Chameleon" 項目中，英國公司 Scaled 3D 開發了一種完全由 3D 列印元件製成的四輪車。在車輛測試期間，轉向系統的設計引起了負面關注。轉向軸承的間隙太大，有很多磨損。為了讓應用保持完全 3D 列印，該公司開始尋找更適合軸承點的堅硬耐磨材料。在使用 iglidur i150 tribofilament 進行了各種大小和格式的測試後，開發團隊最終設計出一種由五個部分組成的滑動軸承，其間隙非常小，且耐磨性明顯高於傳統塑料製成的軸承。 這使得軸承繼續來自 3D 印表機的條件得以實現。

車輛的轉向系統間隙太大，很快就變得不精確。它也有快速磨損的風險。因此，必須製造間隙更小的轉向軸承，以符合車輛其他部分的現有形狀。普通軸承深度不得超過 20mm。兩個軸承中較低的一個還必須有一個分開的內圈，以便與轉向柱一起安裝，轉向柱的兩端各有兩組徑向螺栓。這些組件的強度也必須比之前安裝的標準 PLA 製成的軸承高出許多。

Scaled 3D 在其"Chameleon" 項目中找到了摩擦優化的 iglidur i150-PF 三聯絲這一完美材料。這種長絲非常容易在大容量印表機中進行加工，並且在滑動應用中具有良好的強度、韌性和層粘附性等機械特性。軸承被改裝成五件式球軸承，最初以原型進行測試。在測試過程中，軸承在旋轉過程中的偏心負荷下，游隙非常小。開發階段的測試已經非常有意義，因為最終的組件將以相同的製程製造。

來自英國的"Chameleon" 專案的主要目標是開發完全來自 3D 印表機的車輛。該專案背後的理念是將大量生產轉變為快速、為客戶量身定制的生產。同時，無工具快速成型製造是為了允許使用回收材料。Scaled 3D 表示，未來將可能在 3D 列印的車輛和結構中使用 100% 的回收材料。到目前為止，Chameleon 團隊已成功在 2020 年的第一個原型中使用 30% 的回收材料。3D 列印零件的速度對本專案特別有利：大型零件 (1.375 公斤) 的最長列印時間為 83 分鐘，這意味著這些零件可以在同一天完成繪圖、列印和測試。與銑削和注塑等製程相比，速度上的巨大優勢對汽車開發的自由度產生了非常積極的影響，而零件幾何形狀的設計自由度則為其提供了支持。

為了全面了解 iglidur i150 tribofilament 的摩擦學特性，公司首先以小尺寸測試了組件。首先，巢狀圓柱被印刷出來，與其他材料相比，它們未經處理的表面已經具有非常好的品質。然後，再以大幅面列印零件，其良好的表面品質也是令人印象深刻的特點之一。需要更換的滾珠軸承則使用 iglidur i150 重新列印。I150 滾道和滾珠軸承保持架被證明是低摩擦運轉的良好滑動夥伴。最後，一個五件式的滾珠軸承製成了。

在對 iglidur i150 滾珠軸承的測試中，在旋轉過程中的偏心負荷下，游隙非常低。於是開發了雙軸承系統，以配合 Chameleon 轉向系統。Scaled 3D表示，iglidur i150軸承的列印品質與ASA不相上下，遠優於傳統的PLA。儘管層高只有 1mm，但表面光潔度非常好。除了良好的零件品質外，該公司也對零件的簡易組裝感到滿意。Tribofilament 既適用於小型應用，也適用於大型印表機的專案。它具有良好的機械特性，因此適用於大多數應用和 3D 印表機。iglidur i150 也符合歐盟 10/2011 法規的食品標準，適用於食品和包裝行業的應用。