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台灣易格斯有限公司

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從打樣到最終產品——即裝即用的3D列印滾珠軸承

  • 所需產品:用於 3D 列印車輛的轉向系統的滑動軸承
  • 製造方法:熔融沉積成型,擠壓型(FDM)
  • 要求:間隙小、強度高、耐磨性良好
  • 所用材料: 耐磨3D列印線材 lidur I150
  • 行業:汽車行業
  • 為客戶帶來的益處:高表面品質、透過免工具 3D 列印實現快速生產、更多時間用於開發、幾乎無軸承間隙

應用概覽:
來自英國的 Scaled 3D 公司透過其“變色龍”項目開發出了一種四輪汽車,該汽車的部件完全由 3D 列印製成。但是在車輛測試期間,汽車的轉向系統設計表現不佳,其中的轉向軸承間隙過大,導致磨損嚴重。為了解決此問題,同時確保汽車仍完全採用 3D 列印,該公司開始尋找一種更適用於軸承點的堅固耐磨材料。對不同尺寸和和規格的 iglidur I150 耐磨線材進行測試後,其開發團隊最終設計出一種五件式滑動軸承,這種軸承的間隙非常小,而且與由傳統塑膠製成的軸承相比,其耐磨性顯著提高。此外,該軸承也可以完全採用 3D 列印製造。
 
僅需三步即可獲得耐磨3D列印零件
總部位於英國的Scaled 3D公司的“變色龍”計畫目的在開發出完全由3D列印而成的車輛。 總部位於英國的Scaled 3D公司的“變色龍”計畫目的在開發出完全由3D列印而成的車輛。

問題:

3D列印車輛的轉向系統的間隙太大,導致轉向很快就變得不準確。而且它磨損很快。所以,必須要製造出間隙小得多的轉向軸承,且新軸承要能匹配車輛其餘部分的現有形狀。而且滑動軸承的深度不能超過20mm。兩個軸承靠下的位置還必須要有一個剖分式內圈,以使其可以安裝到兩端各有兩組徑向螺栓的轉向柱上。此外,新軸承的強度也要明顯高於之前使用的由標準PLA製程的軸承。

解決方案

最終,Scaled 3D選擇iglidur i150-PF耐磨線材作為新軸承的製作材料。這種線材在大幅面列印機中非常易於加工,且在滑動應用中具有良好的機械性能(強度、硬度、層粘合度)。軸承則被改裝成五件式滾珠軸承,作為打樣進行初始測試。測試結果表明,這種軸承在旋轉過程中產生的偏心負載下的間隙非常小。開發階段的測試也非常重要,因為最終零件也使用的是相同的製程進行製造。

“變色龍”計畫——客製化、可持續的應用

為了開發出一種完全由3D列印而成的車輛,Scaled 3D公司推出了“變色龍”計畫。該計畫的根本理念是將大批量生產轉變為快速、客製化生產。同時,無模具生產的粉末燒結製造製程使得使用回收材料進行製造成為可能。 Scaled 3D公司表示,他們未來很有可能會完全使用回收材料來製造3D列印車輛及其零件。目前,其變色龍計畫團隊已成功在該公司2020年生產的第一批打樣中使用30%的回收材料。 3D列印可快速製造零件這一點對該項目意義重大:列印一個大型零件(1.375公斤)最長需要83分鐘,這意味著這些零件可在一天內繪製、列印並測試。 3D列印相較於銑削和射出成型等製造製程的巨大速度優勢以及其高零件幾何形狀設計自由度都使得車輛開發具有很高的自由度。
用於轉向系統的軸承也通過大面積列印機製造 用於轉向系統的軸承也通過大面積列印機製造

快速找到合適的軸承

為了全面了解iglidur i150耐磨3D線材的耐磨特性,該公司首先對零件進行小面積列印後測試。首先列印的是嵌套的圓柱形軸承,與其他材料相比,iglidur i150軸承的表面雖然未經處理,但是已經具有很高的品質。然後對零件進行大幅面列印,這種零件的其中一個特點是它們擁有很高的表面品質。之後,將軸承改為滾珠軸承,製作材料仍然選擇iglidur i150。事實證明,i150內外圈和滾珠軸承保持架搭配使用可以實現低摩擦運行。最終,五件式滾珠軸承被構建出來。
易格斯的大面積3D列印
滾珠軸承打樣:左側為由一般塑料製程的滾珠軸承,右側為由iglidur i150製程的滾珠軸承 滾珠軸承打樣:左側為由一般塑料製程的滾珠軸承,右側為由iglidur i150製程的滾珠軸承

易格斯全能型耐磨3D線材——iglidur i150

對iglidur i150滾珠軸承測試後發現,這種軸承在旋轉過程中產生的偏心負載下的間隙非常小。為了匹配變色龍計畫的轉向系統,我們隨後開發了一個雙軸承系統。 Scaled 3D公司表示,iglidur i150列印軸承的品質可與ASA相媲美,同時遠優於傳統的PLA軸承。儘管軸承的層高達1mm,但是其表面卻非常光滑。除了零件的品質很高外,零件可輕鬆裝配這一點也讓該公司十分滿意。 iglidur i150耐磨線材既適用於小型應用,也可用於大幅面列印項目。它具有良好的機械性能,因而可用於大多數應用和3D列印機上。此外,這種線材還符合歐盟10/2011食品法規,因此可用於食品行業和包裝行業的應用。
有關iglidur i150的更多資訊
iglidur i150耐磨3D列印線材可用於所有3D列印機上。 iglidur i150耐磨3D列印線材可用於所有3D列印機上。

易格斯3D列印零件的其他應用實例可以在此找到:

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