Intelligente 3D-Druck-Verschleißteile

Integrierte Sensoren messen die Lebensdauer des Bauteils und warnen bei Überlast

Den Ingenieuren im igus 3D-Druck-Team gelang nun ein weiterer großer Schritt: Sensorik wird in das Tribo-Bauteil per Multimaterial-Druck integriert. Weit vor dem Ausfall meldet es, dass ein Austausch bevorsteht. Weiterhin ist es möglich Überlast zu detektieren, um einen Maschinenstopp sofort zu initiieren und so weiteren Schaden an der Lagerstelle und der ganzen Maschine zu vermeiden. Dies ermöglicht vorausschauende Wartung auch für Sonderteile, sodass Maschinenstillstand und Wartungsaufwand reduziert werden können. Durch die additive Fertigung können nun solche intelligenten 3D-isense Bauteile kosteneffizient ab 5 Werktagen geliefert werden.

3D-isense eignet sich für die Herstellung von intelligenten Gleitlagern, Gleitelementen, Gewindemuttern und allen anderen Sonderteilen, die auf Reibung und Verschleiß beansprucht werden.

Entwicklung

Intelligente Verschleißteile werden bei igus bereits seit 2016 entwickelt und mittlerweile in Energieketten, Gleitlagern und Linearführungen eingesetzt.Bei der Entwicklung dieser Verschleißsensoren haben unsere Entwickler bereits den igus 3D-Druck-Service für Verschleißteile in Anspruch genommen.
So wurden die Sondergleiter im Lasersinter-Verfahren aus iglidur i3 hergestellt und die Intelligenz im Nachhinein in einem zweiten Verarbeitungsschritt eingebracht.

Das hat dazu geführt, dass intelligente Sonderteile bei geringen Stückzahlen sehr aufwendig und kostenintensiv sind, da die nachgelagerten Arbeitsschritte sehr spezifisch auf das jeweilige Bauteil ausgelegt sind. Die 3D-Druck-Entwickler haben diese Herausforderung angenommen und nun ein Verfahren entwickelt, wie im 3D-Druck in einem Arbeitsschritt solche intelligenten Verschleißteile hergestellt werden können. Es sind keine weiteren Verarbeitungsschritte notwendig, daher können nun auch intelligente Sonderverschleißteile kosteneffizient ab 5 Werktagen hergestellt werden.

Funktion erklärt

Die Sensor-Schicht wird beim Druck an den zu belastenden Stellen des Bauteils aufgetragen. Im Einsatz erfolgt die Warnung vor der Überlastung oder dem Erreichen der Verschleißgrenze per kontinuierlicher Messung des elektrischen Widerstandes des Sensormaterials.

Basierend auf dem Verfahren für Multimaterial-Druck entstehen verschleißfeste Bauteile mit integrierten Sensorschichten. Die Komponenten werden aus den verschleißfesten Filamenten iglidur i150 oder iglidur i180 und einem speziell entwickelten elektrisch leitfähigen 3D-Druck-Material hergestellt, welches sich gut mit dem tribofilament verbindet.

Aktuell sind zwei Einsatzgebiete möglich:
► Warnung vor Überlastung: Das elektrisch leitfähige Material befindet sich zwischen den verschleißbeanspruchten Schichten. Ändert sich die Belastung - ändert sich auch der Widerstand. Um die Belastungsgrenzen festzulegen, muss das Lager entsprechend geeicht werden. 
► Erreichen der Verschleißgrenze: Die Leiterbahn befindet sich in der Gleitfläche, der Verschleiß wird über die Widerstandsänderung gemessen. 

Werden Sie Beta-Tester und testen Sie 3D-isense kostenlos: 10 ausgewählten Kunden bieten wir die Möglichkeit einer kostenfreien Bemusterung mit intelligenten Sonderteilen.  

Warum 3D-Druck bei igus?

Unsere additive Fertigung basiert auf fünf Jahrzehnten Expertise der industriellen Herstellung von verschleißfesten Bauteilen aus selbstschmierenden Hochleistungskunststoffen für unzählige Kunden weltweit. Mit den speziell für den 3D-Druck entwickelten Kompounds können jetzt auch Prototypen, Sonderteile und Kleinserien schnell und ohne Werkzeugkosten hergestellt werden. Die iglidur Filamente und SLS-Pulver haben eine vielfach höhere Verschleißfestigkeit im Vergleich zu regulären 3D-Druck-Materialien - sie liegen auf dem gleichen Niveau wie die im Spritzguss hergestellten iglidur Gleitlager. Dies spricht für ihre Eignung für den industriellen Einsatz als langlebiges Funktionsteil.

Neben vielseitig einsatzbaren Werkstoffen mit tribologischen Eigenschaften, bieten wir Speziallösungen mit FDA-Konformität, ESD-Schutz und Brandhemmung sowie fortgeschrittene Fertigungstechnologien wie Multimaterial-Druck und 3D-Druck mit inkorporierten Sensoren für vorausschauende Wartung an. Unsere Materialien können zur selbständigen Weiterverarbeitung im Online-Shop erworben oder im online 3D-Druck-Service mit wenigen Klicks via STEP-Datei bestellt werden. Die Lieferung erfolgt in der Regel innerhalb von 1 bis 3 Tagen. 

Die iglidur 3D-Druck Polymere werden ausgiebig im hauseigenen Testlabor auf Verschleiß und Reibung getestet, dadurch kann die Lebensdauer von igus 3D-Druck-Bauteilen z.B. als Zahnrad oder Gleitlager vorab online berechnet werden. Neben Spezialkunststoffen bieten wir fachliche Beratung, praktische Online Tools und Konfiguratoren, Lern- und Fortbildungsmaterial, sowie kostenlose Muster unserer Materialien und der daraus gefertigten Komponenten.