3D-printen voor volautomatische koffiemachines - lange levensduur voor een geautomatiseerde cup-tray afstelling

• Wat was er nodig? Onderdelen voor het mechanisme van een automatische koptafelverstelling op een volautomatische koffiemachine
• Productieproces: selectief lasersinteren
• Vereisten: Voedselconformiteit, stabiliteit, sterkte, goede loopeigenschappen, maatnauwkeurigheid
• Materiaal: iglidur® i6
• Branche: verkoopautomaten
• Succes door samenwerking: hoge slijtvastheid, taaiheid en levensduur

De toepassing in één oogopslag:
Tot nu toe werd het kopjesplateau van volautomatische koffiemachines met de hand aangepast aan de grootte van de kopjes. Het projectteam van de Ansbach School of Mechanical Engineering ontwikkelde een gemotoriseerde, beweegbare cuptafel met sensorgestuurde hoogteverstelling voor een volledig automatische aanpassing van deze tafel. Een motor, een 3D-geprinte traverse en een 3D-geprinte spindel werden gebruikt voor de mechanica van de hoogteverstelling. De 3D-geprinte onderdelen van de hoogwaardige kunststof iglidur® i6 hebben zeer goede loopeigenschappen en een hoge sterkte en levensduur.

De hoogte van de koptafel van een volautomatische koffiemachine werd tot nu toe alleen handmatig aangepast aan de grootte van de kop, en daarom werd er gezocht naar een automatische oplossing voor de aanpassing. Een team van de Ansbach School of Mechanical Engineering ontwikkelde een gemotoriseerd mechanisme voor een door sensoren gestuurd hoogteverstelsysteem, waarvoor nog de juiste materialen moesten worden gevonden voor het concept "traverse - spindel". De vereisten voor het concept waren zeer goede loopeigenschappen tussen de traverse en de spindel en een betrouwbare maatnauwkeurigheid om de afmetingen binnen de volautomatische koffiemachine te behouden. Tegelijkertijd moesten de materialen ontworpen zijn voor contact met voedingsmiddelen en het totale gewicht van de kop(pen).

Het projectteam vond de perfecte partner in igus® GmbH uit Keulen. In samenwerking met additive manufacturing dirigent Tom Krause slaagde het team er in eerste instantie in om een prototype van het mechanische concept te produceren met behulp van 3D-printing. Er werd gebruik gemaakt van het hoogwaardige polymeer iglidur® i6, dat speciaal door igus® werd ontwikkeld voor lasersintering en dat vooral indruk maakte op het team vanwege zijn hoge sterkte, maatnauwkeurigheid en loopeigenschappen. Na het herzien en verbeteren van het concept werden alle onderdelen besteld via de 3D printservice. Naast de al genoemde specificaties maakten de mechanica ook indruk met hun hoge slijtvastheid en aandacht voor detail. Het was ook bijzonder nuttig dat er geen gereedschap nodig is voor het lasersinterproces en dat de onderdelen efficiënt kunnen worden geproduceerd zonder minimale bestelhoeveelheid.

De term volautomatische koffiemachine verwijst voornamelijk naar het volledig geautomatiseerde proces van koffiebereiding. Het probleem dat verschillende kopgroottes verschillende hoogte-instellingen vereisen voor de geïntegreerde koptafel werd tot nu toe handmatig opgelost. Om ervoor te zorgen dat de volautomatische koffiemachine zijn naam eer aan doet, heeft een projectteam van de Ansbach School of Mechanical Engineering een automatisch en handig systeem ontwikkeld om de hoogte van de kopjes in te stellen. Dit maakt gebruik van sensoren om de hoogteafstelling te bepalen, die vervolgens een gemotoriseerd mechanisme in beweging zet dat bestaat uit een 3D-geprinte spindel en dwarsbalk die aan de hefinrichting van de cup table zijn bevestigd. De sensoren meten de reisafstand tussen de bovenrand van de beker en de onderrand van de drankuitloop en herkennen de hoogte van transparante en ondoorzichtige kopjes. Vervolgens wordt software gebruikt om de motor aan te sturen totdat de gespecificeerde afstand is bereikt.

Voor het mechanisme werd de tribologisch geoptimaliseerde en zeer slijtvaste kunststof iglidur i6 gebruikt. De werkingskenmerken van de spindel-asondersteuning waren een doorslaggevende factor voor het team om voor dit materiaal te kiezen. De igus materialen zijn erg belangrijk, vooral voor verkoopautomaten. Geïntegreerde vaste smeermiddelen maken externe smering overbodig. Dit maakt onder andere een hygiënische werking mogelijk. Het materiaal, dat speciaal is ontwikkeld voor lasersinteren, heeft een veel langere levensduur dan conventionele kunststoffen.