Vervangende 3D-tandwielen voor een e-bike - Verbeterde prestaties met tribologisch geoptimaliseerde materialen

• Wat er nodig was: nieuwe tandwielen voor een planetaire tandwielkast van een elektrische fiets
• Productiemethode: selectieve lasersintering
• Vereisten: detailnauwkeurigheid, passingsnauwkeurigheid, abrasiebestendigheid
• Materiaal: iglidur i3
• Industrie: fietsensector
• Succes door samenwerking: dertig keer de abrasiebestendigheid van conventionele SLS-materialen, hoge slijtvastheid, hogere efficiëntie

De applicatie in één oogopslag:
vervangingen waren nodig voor de sterk gesleten tandwielen van een planetaire overbrenging van een e-bike. Omdat de fabrikant van de elektrische fiets niet in staat was vervangende tandwielen te leveren, vond de klant de oplossing bij de 3D-printafdeling van het in Keulen gevestigde igus GmbH. De nieuwe tandwielen konden worden gekopieerd op basis van de oude, versleten componenten, en konden worden geprint middels het lasersinterproces. De klant was in staat de tandwielen direct na ontvangst te installeren en merkte al na korte tijd een verbetering van de prestaties van de overbrenging.

 

De e-bike werkt nu weer perfect met de vervangende tandwielen.

Probleem

De tandwielkast van de elektrische fiets produceerde niet meer de kracht zoals voorheen en een snelle blik in de planetaire overbrenging toonde de reden: de tandwielen waren in hoge mate versleten. De fabrikant kon geen reserve-onderdelen leveren en dus ging de klant elders op zoek naar vervangende tandwielen. De tandwielen moesten goed in de tandwielkast passen en een significant hogere weerstand hebben dan de vorige componenten om de belastingen te kunnen weerstaan.

Oplossing

De klant nam contact op met de 3D-printafdeling van igus GmbH. Hier kon hij de versleten tandwielen opsturen, deze opnieuw laten tekenen en printen. De tandwielen werden gemaakt van het tribologisch geoptimaliseerde materiaal iglidur I3 in het lasersinterproces. Componenten gemaakt van iglidur I3 zijn zeer gedetailleerd en kennen goede mechanische eigenschappen. De doorslaggevende factor voor dit project was de 30 maal verbeterde slijtage bestendigheid vergeleken met gangbare materialen voor lasersintering. Naast de lagere slijtagewaarde, hebben de tandwielen een hoge sterkte. Al na korte tijd rapporteerde de klant verbeterde prestaties van de tandwielkast.

Snel prototype - beter effect

Eén van de grootste voordelen van additieve productie is de hoge snelheid waarmee componenten kunnen worden geproduceerd. Gecombineerd met de lage productiekosten voor lage aantallen, is 3D-printen een onverslaanbaar hulpmiddel voor het maken van prototypes in de testfase van vele toepassingen. Het was zo tevens mogelijk in dit geval om de planetaire tandwielen in korte tijd opnieuw te tekenen, te printen en ze naar de klant te sturen. Echter, de geprinte tandwielen blokkeerden in eerste instantie op de borgbouten en daarom brak één tandwiel toen het weer werd verwijderd. Na een kort overleg kon het CAD-model worden aangepast en in zeer korte tijd worden geprint. De nieuwe tandwielen pasten exact op de bouten in de tandwielkast en voldeden aan de vereisten. De klant rapporteert verbeterde prestaties en is bijzonder tevreden.
 

Na een paar testen werden de juiste dimensies voor de vervangende tandwielen gevonden

Met name voor tandwielen en dergelijke - iglidur I3 en iglidur I6

kunststoffen voor langere levensduur - het doel voor elk component en materiaal dat de poorten van igus verlaat is het verbeteren van de techniek en idealiter het verlagen van de kosten in het proces. Dit geldt ook voor de materialen die speciaal zijn ontwikkeld voor 3D-printen om voor het glijden geoptimaliseerde componenten te produceren. Behalve lasersinter-poeders, biedt igus een breed scala aan materialen met diverse filamenten die individuele optimalisaties bieden voor elke toepassing. Zodoende is iglidur I3 het geschikte materiaal voor glijdende toepassingen en tandwielen. Het lasersinter-poeder kan worden verwerkt met exacte oppervlaktedetails en kent een extreem lage slijtage bij maximale sterkte. De resultaten uit het igus testlaboratorium spreken voor zich: vergeleken met de conventionele lasersintermaterialen, kennen componenten gemaakt van iglidur I3 een tot wel 30 maal betere slijtvastheid. Het is zeer geschikt voor zowel tandwielen als rollen, tandheugels, rechte tandwielen en schuine tandwielen. Naast iglidur I3 is het iglidur I6 lasersinter-poeder ook beschikbaar voor alle glijdende toepassingen Het materiaal wordt gekenmerkt door het feit dat naast de hoge abrasiebestendigheid en robuustheid, beschikt over een levensmiddelenconformiteit overeenkomstig FDA en EU regelgeving 10/2011. Het materiaal is met name geschikt voor wormwielen en voor maatwerktoepassingen in de levensmiddelenindustrie.
 

In de planetaire overbrenging komen de goede mechanische eigenschappen van iglidur I3 tot hun recht