Snelle en voordelige productie van complexe speciale componenten

• Wat was er nodig? Speciale zweefvliegtuigen met complexe geometrieën
• Productieproces: Lasersinteren
• Vereisten: Glijdend geoptimaliseerd, zelfsmerend, duurzaam
• Materiaal: iglidur® i3
• Industrie: Auto-industrie
• Succes door samenwerking: kosteneffectieve, snelle productie van kleine series. Duurzame componenten met droge werking.

Bestuurders die hun benen niet kunnen gebruiken, kunnen gas geven met hun handen aan het stuur dankzij de digitale gaskleurring van Darios. De elegante, onopvallende gasklepring, ontwikkeld door Kempf in de Elzas, biedt comfort en veiligheid tijdens het rijden en kan worden geïntegreerd in de meeste automatische voertuigen. Om de gaskleurring aan te passen aan afgevlakte stuurwielen, stonden de ingenieurs voor de uitdaging om de ring om de hoek te laten glijden. In 2019 ontving het bedrijf de manus® award voor innovatieve probleemoplossingen met kunststoflagers voor zijn oplossing - de speciale glijders gemaakt van de voor glijders geoptimaliseerde 3D-printkunststof iglidur® i3.

Met de zelfsmerende SLS-kunststof iglidur® i3 kan de 3D-printservice van igus® complexe speciale onderdelen binnen 24 uur produceren. De componenten die worden geprint op basis van de iglidur® glijdende polymeren worden gekenmerkt door hun hoge slijtvastheid en voorspelbare levensduur.

"Voor de productie van gasklephuizen voor afgevlakte stuurwielen heeft het bedrijf regelmatig speciale glijders nodig die beweegbaar met elkaar verbonden zijn en via een metalen ring om de hoek" glijden. Per stuurwiel zijn meer dan 200 elementen nodig. De enige manier om deze beweging te realiseren is het construeren van speciale glijders met een complexe geometrie. Deze sliders bevatten talrijke ondersnijdingen, wat de productie met conventionele fabricageprocessen niet alleen moeilijk maar ook zeer kostenintensief maakt. Omdat de rijhulpen van Kempf een garantie van 30 jaar hebben, moeten de speciale glijders extreem duurzaam en betrouwbaar zijn. Het is niet mogelijk om de onderdelen te smeren omdat ze permanent zijn geïnstalleerd in de leren bekleding van de gasring.

De complexe structuren en ondersnijdingen van de speciale zweefvliegtuigen kunnen alleen efficiënt worden geproduceerd met behulp van additieve productie. Met de voor glijders geoptimaliseerde hoogwaardige kunststof iglidur® i3 vond Kempf het ideale materiaal voor het printen van de filigraanelementen. De speciale glijders, die binnen 24 uur worden geproduceerd met behulp van het lasersinterproces, lopen soepel om de hoek zonder smering of onderhoud. Ondanks de hoge hoeveelheid van meer dan 10.000 stuks per bestelling, bleek de productie van de speciale glijders met behulp van 3D-printen zelfs goedkoper dan spuitgieten vanwege de hoge mate van complexiteit.

"De gasring is het beste product op de markt wat kwaliteit betreft. De afwerking is ongeëvenaard en de betrouwbaarheid ongebroken. Ik heb tot nu toe in totaal 785.000 kilometer gereden zonder technische problemen. Ja, dat is 785.000 kilometer en 19,625 rondjes om de aarde."

Dit is slechts een van de vele enthousiaste getuigenissen van Darios gebruikers. Geen wonder, Kempf streeft immers naar de hoogste kwaliteit en biedt zijn klanten 30 jaar garantie op alle rijhulpmiddelen.

KEMPF werd in 1955 opgericht door Hans Kempf, die gehandicapt was nadat hij polio had gehad. Als fervent monteur vond hij de gaskleurring uit, zodat hij met beide handen aan het stuur kon rijden. Aan het einde van zijn leven in 2002 had hij meer dan 100.000 voertuigen omgebouwd.

Het door Kempf ontwikkelde handgaspedaalsysteem is het enige op de markt dat zich aanpast aan de snelheid van het voertuig: Bij lage snelheden is de acceleratie soepel, progressief en zuinig; bij hoge snelheden is de acceleratie dynamisch om veilig rijden te garanderen en zijn snelle inhaalmanoeuvres nauwkeurig en gemakkelijk. Alle gebruikelijke functies van het stuurwiel, zoals verstelbaarheid, airbag en claxon, blijven behouden. De pedalen blijven ook functioneel - Darios kan worden uitgeschakeld met een schakelaar zodat andere bestuurders de auto op de gebruikelijke manier kunnen bedienen.

Om te versnellen wordt de ring in de richting van het stuur geduwd. Hiervoor is maar heel weinig kracht nodig (ongeveer 3 Newton). De slag tussen stationair en volgas is slechts ongeveer 18 mm. Wanneer het stuurwiel na een bocht terugschuift naar de rechtuitstand, zorgt de vrij draaiende afdekking voor een nauwkeurige acceleratie bij het uitkomen van de bocht, ongeacht de stand van het stuurwiel. Beide handen kunnen aan het stuur blijven wanneer Darios wordt bediend, waardoor de gasklep ook met slechts één hand kan worden bediend, bijvoorbeeld om met de andere hand de rechter parkeerrem te bedienen.

De gaskleurring is bekleed met fijn leer en past harmonieus in het interieur van de auto. Bestuurders kunnen zelfs de kleur van het leer kiezen als ze dat willen. Omdat veel auto's tegenwoordig een afgevlakt stuur hebben, werd Darios 211 ontwikkeld. Deze gasring is afgevlakt, maar heeft ook een vrij draaibaar deksel. Maar hoe voorzie je een afgevlakte ring van een verschuifbaar deksel?

De nieuwe trend om voertuigen uit te rusten met afgeplatte in plaats van ronde stuurwielen stelde de ingenieurs van Kempf voor een grote uitdaging. Om zowel technische als esthetische redenen vereist een afgeplat stuurwiel een even afgeplatte gaskleurring. De onopvallende gasklepring, die als vanzelfsprekend in het voertuig is geïntegreerd, bevat in feite een aantal gedetailleerde details. Een ronde gasklepring voorzien van een schuifdeksel is relatief eenvoudig. Om een afgeplatte gasklepring te voorzien van een deksel dat net zo vrij kan draaien als een ronde gasklepring, was een technisch geavanceerde oplossing nodig.

De productontwikkelaars van Kempf vonden deze oplossing in samenwerking met het 3D-printteam van igus®. De nieuwe Darios 211, 's werelds eerste afgeplatte gasring, maakt gebruik van additief vervaardigde onderdelen van de voor slip geoptimaliseerde kunststof iglidur® i3. De afgeplatte gasring heeft meer dan tweehonderd van deze flexibel verbonden elementen. Ze vormen een glijdende ring rond de afgevlakte metalen kern van de gasring, waardoor de behuizing naadloos kan glijden. Kempf ontving de bronzen manus® award op Hannover Messe 2019 voor deze bijzonder innovatieve oplossing.

De ingenieurs besloten om de complexe speciale glijders met 3D-printen te maken, omdat spuitgieten erg ingewikkeld en daardoor duur was vanwege de vele ondersnijdingen. Additive manufacturing legt nauwelijks beperkingen op aan de ontwerpregels, waardoor de productie van onderdelen met complexe geometrieën bijzonder voordelig is. Hierdoor vervallen ook de matrijskosten.

Een van de belangrijkste redenen om iglidur® i3 te kiezen als materiaal voor de productie van de speciale glijders waren de vaste smeermiddelen die het bevat. Hierdoor is er geen onderhoud nodig aan de onderdelen en wordt hun levensduur aanzienlijk verlengd, omdat er nauwelijks slijtage optreedt. iglidur® i3 is een SLS-poeder dat kan worden verwerkt op alle conventionele lasersintermachines. Het poeder wordt laagje voor laagje gesmolten met een laser, waardoor een nauwkeurig diagram van fijne structuren mogelijk is. Afhankelijk van de grootte van het onderdeel kunnen enkele duizenden stuks worden geproduceerd in een drukproces dat ongeveer 24 uur duurt. Klanten profiteren niet alleen van de hoge kostenbesparingen, maar ook van de ongeëvenaard snelle productie- en levertijd. Een andere speciale eigenschap die alleen lasersinteren in deze vorm mogelijk maakt, is het drukken van verpakkingen voor de filigraanonderdelen in hetzelfde drukproces. Dit elimineert kosten en moeite voor verpakking en het risico dat individuele onderdelen verloren gaan of beschadigd raken.

iglidur® i3 is veruit de meest gebruikte 3D print kunststof in de 3D print service van igus®. Naast verschillende glijdende toepassingen toont het zijn sterke punten als de beste kunststof die momenteel op de markt is voor 3D-geprinte tandwielen.