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台灣易格斯有限公司

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精進技術,降低成本——採用3D列印和print2mold降低設備成本並延長軸承的使用壽命

  • 所需產品:具有特殊幾何形狀的自潤軸承
  • 製造方法:選擇性雷射燒結和print2mold
  • 要求:有鋁作搭配材料時滑動性能良好,高速下具有高耐磨性,具有複雜的幾何形狀
  • 所用材料:iglidur i3(SLS)iglidur J2(p2m)
  • 行業:廢物分離裝置
  • 為客戶帶來的益處:重負載下使用壽命長,設備成本顯著降低,設計自由度高

應用概覽:
ZenRobotics 是一家製造人工智慧控制的工業廢物分離系統的芬蘭公司,它在全球範圍內提供自動化、高品質、快速且安全的廢物分離解決方案。廢物分離設備的運行環境非常惡劣:灰塵和廢物司空見慣。在這種情況下,這些設備必須要能快速可靠地分離廢物。於是該公司開發了“FastPicker”系統,為此,他們需要一種能夠承受軸向加速過程中產生的高扭力的滑動軸承。開發人員最終決定使用 3D 列印自潤軸承,並將其放置在帶有凹槽輪廓的鋁軸上以防止旋轉。在有徑向和軸向加速度的情況下,這種自潤軸承可以承受 3m/s 的直線速度。由於 3D 列印的設計自由度很高,所以自潤軸承的幾何形狀可與帶槽鋁軸相匹配。下一步則是將射出模具通過所謂的快速模具加工進行積層製造,以利用射出成型的多種材料。
 
更多有關各種3D列印工藝的資訊
FastPicker在運行中。廢棄物分類系統利用人工智能識別技術自動分離廢棄物。

問題:

ZenRobotics公司在測試其新型廢棄物分離系統“FastPicker”時發現,如果滑動軸承的質心不在運動軸的中心,那麼它將無法承受軸向加速過程中產生的扭力。本來,止動零件應該負責讓旋轉停下來。但是,由於負載過重,止動零件很快失效。除了止動零件外,該公司一開始也使用了易格斯產品系列中的標準滑動軸承用於應對徑向和軸向加速度。

解決方案

最終,他們使用了具有特殊幾何形狀的易格斯滑動軸承。採用高性能工程塑膠 iglidur i3 透過雷射燒結製程製造以確保軸承能安裝在帶槽鋁軸上,從而中止旋轉。但是後來考慮到射出成型的材料選擇更多樣,於是該公司轉而採用快速模具製程(即 print2mold 製程)來製造軸承。使用這種製程製造產品還可以節省高達 80% 的成本。幾天內,射出模具便可被生產出來,然後立即投入使用。此外,3D 列印的高設計自由度也讓它成為製造具有特殊幾何形狀的滑動軸承的理想選擇。

打樣和小量生產

3D列印和print2mold有一個共同點,即它們都適用於小批量生產。當生產的產品數量在1萬以內時,機械加工及射出模具的成本效益很低。相比之下,3D列印的製造速度快,而且透過這種方式製造的產品可立即投入使用,這在應用的測試階段已得到證實。此外,3D列印零件可在1到3天內快速交付,而且用戶可透過我們的線上3D列印服務輕鬆訂購。 ZenRobotics將第一個3D列印軸承打樣用在了帶凹槽輪廓的鋁軸上。該公司隨後採用了print2mold工藝製作軸承,即通過3D列印生產注塑模具。這主要是因為材料種類多且射出成型相關的設備成本低。最終,滑動軸承的製造材料採用的是iglidur J2。以此項目為例,採用print2mold工藝製造零件的成本僅為雷射燒結工藝的十分之一(前者成本約為5歐元/件,後者的成本約為49歐元/件),而且使用print2mold工藝製造100件產品就可收回工具成本。 iglidur J2這種材料的優點是它具有高韌性、良好的機械性能、高性價比和良好的耐介質性。此外,因為它內含固體潤滑劑,所以由這種材料製成的滑動軸承無需外部潤滑。
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滑動軸承的幾何形狀防止帶凹槽的鋁軸旋轉。 滑動軸承的幾何形狀防止帶凹槽的鋁軸旋轉。

print2mold快速模具加工

3D列印射出模具適用於對製造速度有嚴格要求的應用。根據不同的幾何形狀,列印過程只需大約12-24小時,而且列印出的工具可立即投入使用。因此,print2mold製程也被稱作快速模具加工,通過這種方式可以實現先進打樣和小批量產品的低成本生產。與機加工射出模具製造製程相比,這種製程最適合用於生產數量在1萬件以內的產品製造。而且使用這種方式生產耐磨零件可以節省高達80%的成本。此外,與通過一般射出製程製造出的產品相比,print2mold射出件的品質同樣優質。使用print2mold製程還有助於大大加快開發過程,同時它還保留了一般射出成型製程材料多樣性的特點。
透過print2mold工藝完成從模具設計到成品注塑模具製作的整個過程。

更多iglidur軸承的精彩應用


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