Vervangende tandwielen zijn bestand tegen hoge belastingen tijdens gebruik

• Wat er nodig was: robuuste speciale tandwielen voor het repareren van servomotoren in de op het dak gemonteerde waterkanonnen van brandweerauto's op de luchthaven 
• Productiemethode: lasersintering
• Vereisten: kosteneffectief, uiterst robuust
• Materiaal: iglidur® i3
• Industrie: bedrijfsvoertuigen
• Succes door samenwerking: de tandwielen krijgen te maken met hoge belastingen en werden gebruikt voor de reparatie van nog meer voertuigen. Het bedrijf slaagde er in de kosten-intensieve werkzaamheden die het vervangen van de complete servomotoren met zich mee zouden hebben gebracht te vermijden.

De brandweer op locatie van Fraport AG zorgt voor brandveiligheid op de luchthaven van Frankfurt am Main. De brandweerwagens van het vliegveld zijn voorzien van op het dak gemonteerde waterkanonnen die gebruik maken van een servomotor om de hoek van de sproeimond te wijzigen. Omdat de hoek ook wijzigt wanneer er water wordt gespoten, is de belasting op de servomotor aanzienlijk. Na tien jaar van gebruik raakten de tandwielen in het kanon versleten zodat de kanonnen die op het dak gemonteerd waren gerepareerd moesten worden.
 

Voor de reparatie van de op het dak gemonteerde kanonnen van de luchthaven-blusvoertuigen had de bedrijfsbrandweer van Fraport AG individuele tandwielen nodig die bestand waren tegen hoge belastingen.

Probleem

De bewerkte polymeer tandwielen die werden gebruikt in de servomotor van de op het dak gemonteerde waterkanon, waren versleten geraakt na tien jaar gebruik en moesten vervangen worden. De fabrikant adviseerde de gehele servomotor te vervangen, maar dit was een erg dure oplossing. De productie van speciale tandwielen met conventionele productiemethoden is vaak onvoordelig en, vanwege de complexe geometrie, niet altijd mogelijk. 

Oplossing

De onderhoud technici van de bedrijfsbrandweer van Fraport AG vonden de ideale oplossing in het SLS polymeer iglidur I3: als productie methode maakt 3D-printen het mogelijk individuele en speciale onderdelen voordelig en snel te produceren. Speciaal ontwikkeld voor veeleisende toepassingen in machines, bevatten iglidur polymeren vaste smeermiddelen waardoor ze een langere levensduur hebben en onderhoudswerkzaamheden/kosten reduceren. De geprinte iglidur tandwielen voldeden aan de verwachtingen en worden nu gebruikt in andere voertuigen op het vliegveld.  

De tandwielen zijn gemonteerd in een servomotor in het op het dak gemonteerde waterkanon. De motor wijzigt de hoek van de spuitmond.

Op het dak gemonteerde waterkanonnen van blusvoertuigen op luchthavens hebben te maken met intensieve belasting bij het spuiten van water.

Vliegveld Frankfurt is de grootste luchthaven in Duitsland.  Ook internationaal is het één van de meest vooraanstaande luchthavens in Europa voor passagiers en vracht.  Met ca. 81.000 medewerkers in ca. 450 bedrijven, is het de grootste lokale werkplek in Duitsland en een magneet voor andere bedrijven in het economisch belangrijke Rijn Main gebied.  Gezien de hoge dichtheid van vliegtuigen, bedrijfsvoertuigen en personenauto's is er altijd wel iets te doen voor de brandweer van de luchthaven. Om te voldoen aan de wettelijk voorgeschreven reactietijden, moet de brandweer overal binnen drie minuten kunnen zijn. Het personeel en de technische apparatuur van de drie brandweerkazernes op het terrein van de luchthaven zijn overeenkomstig belangrijk.
 
De meer dan 115 brandweervoertuigen op het luchthaventerrein omvatten veertien blusvoertuigen.  Met hun op het dak gemonteerde waterkanonnen, kunnen ze tenminste 5300 liter water spuiten over een afstand van 80 meter in één minuut. Als gevolg daarvan is de belasting op de servomotoren van deze kanonnen zeer hoog omdat ze de hoogte van de waterstraal regelen door de hoek van de spuitmond te wijzigen.  

Omdat de hoogte wordt gewijzigd terwijl water wordt gespoten, is de belasting op de tandwielen aanzienlijk.

Geprinte tandwielen gemaakt van iglidur I3: succesvol toegepast in luchthaven-blusvoertuigen

Twee speciale tandwielen van robuust kunststof worden ingebouwd in de servomotor. Na tien jaar gebruik waren ze zo versleten dat onderhoud nodig was aan, de op het dak gemonteerde, waterkanonnen. De voertuigfabrikant stelde de onderhoudstechnici voor om de hele servomotor te vervangen, maar dit zou duur zijn geweest. In plaats van de complete servomotor te vervangen, die verder volledig functioneel was, besloten de ingenieurs een nieuwe aanpak uit te proberen: na internetonderzoek ontdekten ze de mogelijkheid van tandwielen met een lange levensduur gemaakt door igus middels de 3D-printmethode en besloten ze de slijtvaste iglidur I3 kunststof te testen. Het ontwerp van de tandwielen werd gemaakt met de gratis beschikbare online CAD-configurator. Hiermee kunnen voorbeelden voor 3D-geprinte tandwielen snel en gemakkelijk worden gecreëerd.

De fabricage met de SLS-methode duurde minder dan drie dagen, waardoor de brandweer snel kon beginnen met het testen van de nieuwe tandwielen. De testen toonden aan dat de iglidur I3 tandwielen goed in staat waren de hoge belastingen die op ze werden uitgeoefend te doorstaan. De onderhoudstechnici konden vervolgens tandwielen te bestellen voor nog meer voertuigen. Buitengewoon tevreden met de kwaliteit van het materiaal en de snelle service, vroegen ze direct om een ander component voor de bediening van de pneumatische deuren van de luchthaven-brandweerwagens te laten printen en te testen. Deze geprinte toepassing voldeed eveneens aan de vereisten en wordt nu gebruikt door de brandweervloot op de luchthaven van Frankfurt.

Voor het 3D-printen van tandwielen gelden er amper beperkingen ten aanzien van de geometrie. Met onze 3D-printservice, kunnen tandwielen in aantallen van 1 tot 10.000 stuks voordelig worden geprint in 1 tot 3 dagen.

Waarom tandwielen printen gemaakt van iglidur I3?

De iglidur materialen speciaal ontwikkeld voor de productie van bewegende machine-onderdelen worden gekenmerkt door een hoge slijtvastheid en de vaste geïntegreerde smeermiddelen. Ze worden gebruikt voor de productie van componenten middels spuitgieten, additieve productie of het bewerken van halffabrikaat. iglidur I3 werd ontwikkeld als polymeer-poeder voor het produceren van onderdelen met de lasersinter-methode en wordt gekenmerkt door haar hoge slijtvastheid en sterkte. Het is niet voor niks dat dit materiaal de onbetwiste bestseller is van de igus 3D-printmaterialen.
 
Dankzij haar mechanische eigenschappen, is iglidur I3 bijzonder geschikt voor rechte tandwielen en kegeltandwielen alsmede voor alle andere tandwielvormen. iglidur l6 wordt alleen aanbevolen voor 3D-geprinte wormwielen, omdat dit polymeer werd ontwikkeld voor verbeterde glijcapaciteiten. Hoe lang een geprint tandwiel gemaakt van iglidur I3 zal meegaan volgens de ingevoerde applicatieparameters kan snel en gemakkelijk online worden bepaald in de levensduurcalculator voor tandwielen. De zeer lange levensduur van tandwielen gemaakt van iglidur I3 vergeleken met normale kunststof tandwielen is getest en bewezen in ons testlaboratorium.  
 
Een van de grote voordelen van 3D-printen als methode voor het produceren van tandwielen is de flexibiliteit ten aanzien van de tandbasis. De tandbasisradius kan worden geoptimaliseerd en de levensduur van het tandwiel kan worden verbeterd. In geval van een mechanische productie is een dergelijke optimalisatie niet mogelijk vanwege de gereedschapsgrootte. Om tandwielen direct met een geoptimaliseerde tandbasis te ontwerpen, adviseren we onze gratis CAD-configurator.