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Einfache und schnelle
Prototypenherstellung

3D gedruckte Kunststoffzahnräder für Elektroauto-Ladesystem

Steckbrief

  • Was wurde benötigt: Kunststoffzahnräder für Prototypen
  • Herstellungsverfahren: igus® 3D-Druckservice 
  • Anforderungen: Verschleißfestigkeit, Robustheit, schnelle Lieferung
  • Material: iglidur® I6
  • Branche: Automotive
  • Erfolg für den Kunden: Zeitersparnis durch einfache Online-Konfiguration und schnelle Lieferung, Entfallen von Werkzeugkosten, Variantenvielfalt

Easelink, ein Unternehmen aus Graz, hat das „Matrix Charging“ entwickelt, ein Ladesystem, das aus zwei Komponenten besteht. Auf dem Parkplatz ist ein Ladepad montiert, welches an das Stromnetz angeschlossen ist. An der Unterseite des E-Autos befindet sich ein Konnektor, der sich beim Parken auf das Pad absenkt. Die Stromübertragung beginnt automatisch, ohne dass der Fahrer ein Kabel anschließen muss – ähnlich wie beim induktiven Laden, allerdings mit bis zu zehnfacher Ladeleistung und mit 99 Prozent Übertragungswirkungsgrad. Bei der Entwicklung müssen die Konstrukteure sich einem serienreifen Bauteil langsam über mehrere Prototypen nähern. Um die Ausgaben möglichst gering zu halten und trotzdem hohe Qualität zu ermöglichen, nutzten sie den igus® 3D-Druckservice.

Zeit- und Kostenersparnis mit dem igus® 3D-Druckservice

Die Zukunft soll in der E-Mobilität liegen. Nur konnten sich die Elektroautos bislang nicht weitgehend durchsetzen. Einen wichtigen Faktor spielt die noch nicht ausreichend entwickelte Ladeinfrastruktur. Vielen Autofahrern reichen die Möglichkeiten des Stromtankens nicht aus. Ändern will das Easelink. Das Unternehmen aus Graz hat das „Matrix Charging“ entwickelt, ein Ladesystem, das aus zwei Komponenten besteht. Auf dem Parkplatz ist ein Ladepad montiert, welches an das Stromnetz angeschlossen ist. An der Unterseite des E-Autos befindet sich ein Konnektor, der sich beim Parken auf das Pad absenkt. Die Stromübertragung beginnt automatisch, ohne dass der Fahrer ein Kabel anschließen muss – ähnlich wie beim induktiven Laden, allerdings mit bis zu zehnfacher Ladeleistung und mit 99 Prozent Übertragungswirkungsgrad. Bei der Entwicklung müssen die Konstrukteure sich einem serienreifen Bauteil langsam über mehrere Prototypen nähern. Geraten in dieser Phase Kosten und Zeitaufwand aus dem Ruder, kann die Prototypenherstellung zum Stolperstein werden. Doch Easelink hat bei der Fertigung der Bauteile Geschick bewiesen. Denn die Zahnräder in der Mechanik der Konnektor-Prototypen stammen aus dem 3D-Drucker.

Matrix Charger mit 3D-gedruckten Zahnrädern aus iglidur® Material zusammnen mit einem Elektroauto  

Schnell online konfiguriert

Eine Online Konstruktion für Zahnräder beim igus® 3D-Druckservice dauert etwa 60 Sekunden. Die Lieferung erfolgt dann ab 24 Stunden. Anders als bei Zahndrädern, die mit Industriedruckern gefertigt werden und nach bis zu 3 Tagen versandfertig sind. „Beim Prototypenbau sind hohe Flexibilität und rasche Lieferzeiten entscheidend“, sagt Easelink Gründer Hermann Stockinger. „Genau diese Eigenschaften schätzen wir an der Möglichkeit bei igus Zahnräder in einer Vielzahl an Varianten schnell über den Onlinekonfigurator auszuwählen und drucken zu lassen.“

Ein weiterer Vorteil, neben der unschlagbaren Zeitersparnis ist die Wirtschaftlichkeit des Service von igus®, da sämtliche Werkzeugkosten entfallen. Der Konstrukteur muss lediglich das Zahnmodul wählen und die Anzahl der Zähne und die Drehmomentübertragung festlegen. Der Konfigurator erstellt ein 3D-Modell des Zahnrads, die Basis für den 3D-Druck. Ohne eine Computer-Aided-Design (CAD) Software lassen sich so hunderte Varianten einfacher Zahnräder und Doppelzahnräder realisieren.

Matrix Charger mit 3D-gedruckten Zahnrädern aus iglidur® Material  

iglidur® I6 für hohe Verschleißfestigkeit

Als Druckmaterial für Zahnräder eignet sich besonders das iglidur I6. Der Hochleistungskunststoff trotzt Umgebungstemperaturen von -40 bis +80 Grad Celsius, ist druckfest bis 44 Mpa und besitzt eine hohe Abriebfestigkeit. Dass er deutlich robuster als der klassische Kunststoff Polyoxymetylen (POM) ist, haben Labortests bewiesen. Dabei wurden Zahnräder mit 12 Umdrehungen pro Minute laufen gelassen und mit 5 Nm belastet. Das Ergebnis: Das 3D-gedruckte Zahnrad aus iglidur I6 war auch nach einer Million Zyklen noch voll funktionstüchtig, die Abnutzung kaum messbar. Anders ein gefrästes Zahnrad aus POM. Es war nach 321.000 Zyklen verschlissen und nach 621.000 gebrochen.

Weitere Anwendungsberichte

Individuelles Bauteil mit Hilfe des igus® 3D Druck Service gefertigt

Inspiriert von der Formel-1 treten die Studententeams des „Formula Student Germany“ Konstruktionswettbewerbs gegeneinander an. Für den Bau ihrer Rennwagen benötigte das Formula Student Team aus Weingarten bei Ravensburg unter anderem sonderangefertigte Kunststoff-Ritzel. Mit dem 3D-Druckservice von igus® waren diese Bauteile nicht nur schnell sondern auch aus verschleißfestem iglidur® Material gefertigt.

3D-gedruckt: Wartungsfreier Greifer für die Verpackungsindustrie

Schnelle Verfügbarkeit zu geringem Preis und der Einsatz unter hygienischen Bedingungen waren wichtige Voraussetzungen für diesen 3D-gedruckten Greifer. Eingesetzt wird er, um Kosmetikprodukte zu verpacken und hat dabei den besonderen Vorteil, dass er ohne zusätzliche Schmiermittel funktioniert und somit hygienische Anforderungen erfüllt.

3D-gedruckt: Kundenindividuelle Gleitlager nach wenigen Stunden abholbereit

Was tun, wenn auf dem Weg zur Fachmesse plötzlich ein wichtiges Ersatzteil für ein Exponat fehlt? Die Antwort des Berliner Unternehmens Blackcam, ein Hersteller von Kamerabewegungssystemen: den 3D-Druckservice von igus einschalten.

Aus Halbzeugen gefertigt: Individuelles iglidur® Bauteil für Einschmelzsonde

Der „IceMole“ ist eine Einschmelzsonde, mit der Polarregionen, Gletscher und als Fernziel auch extraterrestrische Regionen erforscht werden sollen. Zur Lagerung der Eisschraube wurde ein Bauteil benötigt, das unempfindlich gegenüber Wasser und Schmutz ist und  thermisch isoliert. Zum Einsatz kommt deshalb ein Lager, das aus iglidur® A180-Halbzeug gefertigt wurde.

Gefertigt mit Spritzguss: Polymergleitlager in Mountainbikes mit gefedertem Hinterrad

Im Bereich der vollgefederten Mountainbikes von Bergamont ist „ConTrail MGN“ eines der Topmodelle. An den Ausfallenden der Hinterradfederung kommen leichte iglidur Polymergleitlager von igus für harte Beanspruchungen zum Einsatz. Die Räder fahren naturgemäß oft durch Wasserläufe und Pfützen, und sie werden nach dem Einsatz oft mit dem Gartenschlauch oder gar mit dem Hochdruckreiniger gesäubert. Auch diese Beanspruchungen machen den Polymergleitlagern nichts aus.

Hier geht es zu den eingesetzten Produkten:
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