Kleiner Bauraum, große Herausforderung: 3D-gedruckte Zahnräder sind die Lösung

•  Was wurde benötigt: Passende Zahnräder für die extrem kleinen Schrittmotoren des ferngesteuerten Suchscheinwerfers 
• Herstellungsverfahren: Selektives Lasersintern (SLS)
• Anforderungen: Kleiner Durchmesser, lange Lebensdauer, minimaler Verschleiß
• Material: iglidur i3
• Branche: Nutzfahrzeuge
• Erfolg durch die Zusammenarbeit: Erhöhte Wettbewerbsfähigkeit durch die Realisierung des neuen Produktdesigns, Anforderungen an die Verschleißfestigkeit wurden übertroffen

 
 

Die 3D-gedruckten Zahnräder im Schrittmotor schwenken den Suchscheinwerfer.

Problem

Aufgrund der geringen Aufbauhöhe des Suchscheinwerfers wurden für die Antriebseinheiten kleine und leistungsstarke Schrittmotoren ausgewählt. Die Standard-Zahnräder am Markt passten nicht in den verfügbaren Bauraum und waren somit nicht geeignet für die Wellen der Schrittmotoren. Außerdem setzt der kleine Bauraum voraus, dass die Zahnräder eine hohe Lebensdauer aufweisen, um die nötige Wartung der Teile möglichst gering zu halten. Der Standby GmbH wurde schnell klar, dass die kleinen Zahnräder maßgeschneidert produziert werden müssen. Das Spritzguss-Verfahren bot sich zunächst an, aber wurde aufgrund der relativ geringen Stückzahl der gewollten Teile als ineffizient betrachtet.

Lösung

Mit einer Maßhaltigkeit von ± 0,1 mm wurden die Zahnräder in Serie aus iglidur i3 Pulver additiv im Lasersinter-Verfahren gefertigt. Weiterhin ermöglicht das Material iglidur i3 einen wartungsfreien Betrieb der Suchscheinwerfer dank der hohen Verschleißfestigkeit und der selbstschmierenden Eigenschaften. Somit wurden alle Anforderungen der Standby GmbH durch den igus 3D-Druck-Service erfüllt.

Inwiefern sind die 3D-gedruckten Kunststoff-Zahnräder besonders verschleißfest?

Die Standby GmbH selbst hat die Langlebigkeit der 3D-gedruckten Zahnräder geprüft, indem zunächst einige gedruckte Testmuster einer eigenen Verschleißprüfung unterzogen wurden. Herr Klaus Pfiffer, Technical Support bei Standby GmbH, erzählt: „Das Resultat war überragend. Auch nach vielen Zyklen- und Betriebsstundenzahlen, die weit über dem lagen, was an maximaler Produktlebensdauer vorab festgelegt wurde, zeigten die gedruckten Zahnräder und Ritzel keinerlei Verschleiß, selbst jene nicht, deren Partner nicht aus iglidur, sondern aus Aluminium waren.“

 

Sehen Sie hier unsere Zahnräder im Lebensdauertest.

Bei vielen Gleitanwendungen bringen kleinformatige Baukomponenten mechanische oder ästhetische Vorteile mit sich. Ein kreatives, feines Baudesign eines Produkts erfordert eine Herstellungsmethode, die den Design-Ansprüchen haargenau und kosteneffizient gerecht wird. Die additive Fertigung von Bauteilen durch die ausgerichtete Aufschmelzung von Pulverschichten kennzeichnet das SLS-Verfahren, das Gleitkomponenten mit einer Wandstärke von bis zu 0,7 mm liefert. Bei igus wird ebenso die Nachfrage nach besonders kleinen Verschleißteilen, wie Zahnräder mit einem Zahnmodul von 0,2, bedient. Dafür eignet sich aber ein anderes 3D-Druck-Verfahren, nämlich der DLP-Druck. Dabei wird Kunstharz Schicht für Schicht mit UV-Licht belichtet und dadurch ausgehärtet.   

​Für die verschiedenen mechanischen Anwendungen hat igus passende hochwertige 3D-Druck Materialien entwickelt. Für den DLP-3D-Druck bietet igus das Resin iglidur i3000 an. Seine Abriebfestigkeit ist Im Vergleich zu regulären Kunstharzen um 30 – 60 Mal höher. Das SLS-Pulver iglidur i3 wird am häufigsten im Druckservice verarbeitet und zeichnet sich durch eine hohe Verschleißfestigkeit aus. ​​​​​Lassen sich Maschinenteilen anhand eines Schneckenrad-Systems bewegen, empfiehlt sich iglidur i6 aufgrund dessen erhöhter Gleitfähigkeit. Außerdem erfordern manche Anwendungsumgebungen spezifische Materialeigenschaften, wie beispielsweise Lebensmittelkonformität. Auch für diese und weitere Anforderungen hat igus 3D-Druck Materialien entwickelt.