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Testlabor 3D-Druck Materialien

Verschleißteile aus dem 3D-Drucker im Härtetest

igus erforscht und entwickelt in umfangreichen Versuchsreihen im branchengrößten Testlabor neue 3D-Druck-Werkstoffe für bewegte Anwendungen. Unsere iglidur Hochleistungskunststoffe sind besonders reibungs- und verschleißarm. Sie bieten eine hohe Abriebfestigkeit und gewährleisten dadurch eine höhere Lebensdauer für Kunststoffbauteile.

In unserem Testlabor haben wir das tribologische Verhalten von 3D-gedruckten Teilen in Anlehnung an DIN ISO 7148-2 geprüft. Die Versuchsreihen umfassten lineare, schwenkende und rotierende Bewegungen auf verschiedenen Wellenmaterialien.

Die Reibwerte des Filaments iglidur® J260-PF waren in allen Tests niedrig, während das ABS-Material im rotierenden Test auf der Edelstahlwelle ausfiel.

Die gedruckten Gleitlager aus iglidur® Spezial-Filament sind in allen Versuchsaufbauten ähnlich verschleißfest wie klassische iglidur® Spritzguss-Komponenten.

Verschleißtest linear (Langhub)

Testparameter:

Flächenpressung: 0,11 MPa

Gleitgeschwindigkeit: 0,34 m/s

Hubweg: 370 mm

Laufzeit: 3 Wochen

Wellenwerkstoffe: Alu hc

Linearersuche (Langhub)  
Grafik Verschleißtest linar

Y = Verschleißrate [μm/km] A. ABS (gedruckt) B. iglidur® I180-PF (gedruckt) C. iglidur® J (gespritzt)

 
Verschleißtest linear (Langhub): v= 0,34 m/s; p= 0,11 MPa; Hub= 0,37 m; Alu hc

Der Langhubversuch zeigt eine um Faktor 15 höhere Verschleißfestigkeit von einem gedruckten iglidur® I180 Gleitlager im Vergleich zu einem aus ABS (Standardmaterial) gedrucktem Gleitlager.
 

Gleitbuchsen linear nach Testversuch  

Zahnräder aus Hochleistungskunststoffen

Zahnrad  

Das 3D-gedruckte Zahnrad aus ABS (Standardmaterial) zeigt einen deutlichen Verschleiß bei einem Drehmoment von 1,2 Nm und einer Laufzeit von 75 h. Im Gegensatz dazu zeigt das gedruckte iglidur® I180 (B) Zahnrad bei höherer Last und längerer Laufzeit kaum Verschleiß.

Versuch: Zahnrad I6 dynamisch  

1

POM: 321,000 Zyklen (Hoher Verschleiß)

2

POM: 621,000 Zyklen (Ausfall)

3

iglidur® I6: 1 Millionen Zyklen (Geringer Verschleiß)

Verschleißtest linear (Kurzhub):

Testparameter:

Flächenpressung: 1 MPa

Gleitgeschwindigkeit: 0,1 m/s

Hubweg: 5mm

Laufzeit: 1 Woche

Wellenwerkstoffe: Cf53 und V2A

Linearersuche (kurzhub)  
Verschleißtest linear

Y = Verschleißrate [μm/km]

A = ABS gedruckt   B = iglidur® I180 gedruckt   C = iglidur® I170 gedruckt   D = iglidur® J260 gedruckt   E = iglidur® J260 gespritzt

 
Testergebnis:

In den hier dargestellten Linearversuchen sind die Verschleißraten der gedruckten iglidur® J260 Gleitlager (D) und spritzgegossenen iglidur® J260 Gleitlager (E) auf einem gleichen Niveau. Dies belegt gedruckte iglidur® Gleitlager sind in der Verschleißfestigkeit vergleichbar mit herkömmlich hergestellten iglidur® Gleitlagern.

Verschleißtest schwenkend

Testparameter:

Flächenpressung: 1 MPa

Gleitgeschwindigkeit: 0,01 m/s

Schwenkwinkel: 60°

Laufzeit: 4 Wochen

Wellenwerkstoffe: Cf53 und V2A

Schwenkversuch  
Verschleißtest schwenkend

Y = Verschleißrate [µm/km]

A = ABS gedruckt   B = iglidur® I180 gedruckt   C = iglidur® I170 gedruckt   D = iglidur® J260 gedruckt   E = iglidur® J260 gespritzt

 
Testergebnis:

Der Schwenkversuch belegt eine um bis zu 50-mal höhere Abriebfestigkeit der iglidur® Filament gegenüber den Standard-3D Druckmaterialien (z.B. ABS).

Verschleißtest schwenkend (Schwerlast) p= 20 MPa; v= 0,01 m/s; ß= 60°
Verschleißtest Ergenisse Schwerlast

Y = Verschleißrate [µm/km]

A = iglidur® I180 gedruckt   B = iglidur® G Spritzguß   C = iglidur® J Spritzguß   D = iglidur® W300 Spritzguß   E = iglidur® J260 Spritzguß

 

Testergebnis:

Bei diesem Schwerlastversuch mit einer Flächenpressung von 20 MPa (bzw. 800 kg) ist die Verschleißfestigkeit der gedruckten Gleitlager vergleichbar mit der von spritzgegossenen iglidur® Gleitlagern.

Reibwertversuch (rotierend):

Testparameter:

Flächenpressung: 1MPa

Gleitgeschwindigkeit: 0,3 m/s

Laufzeit: 2h

Wellenwerkstoffe: Cf53 und V2A

Reibwertversuch (rotierend)  

Reibwerttest rotierend: v= 0,3 m/s; p= 1 MPa; t = 2h

Reibwert rotierend

Y = Reibwert [MPa]

A = ABS gedruckt   B = iglidur® I180 gedruckt   C = iglidur® I170 gedruckt   D = iglidur® J260 gedruckt   E = iglidur® J260 gespritzt

 

Dieser Versuch zeigt die wesentlich niedrigeren Reibwerte der iglidur® Tribofilamente im Vergleich zu Standardmaterialien (ABS) für den 3D-Druck.