Más tecnología, menos costes: menores costes por unidad y mayor vida útil de los cojinetes mediante impresión 3D e inyección

• Qué se necesitaba: cojinetes con geometría especial
• Proceso de fabricación: sinterizado selectivo por láser (SLS) e inyección
• Requisitos: buenas propiedades deslizantes con el elemento de acoplamiento de aluminio, alta resistencia al desgaste a altas velocidades, geometría compleja
• Material: iglidur i3 (SLS) e iglidur J2
• Industria: plantas de separación de residuos
• Éxito gracias a la cooperación: larga vida útil a pesar de las altas cargas, costes por unidad significativamente reducidos, gran libertad de diseño

La aplicación de un vistazo:
La empresa finlandesa ZenRobotics fabrica sistemas industriales de separación de residuos controlados por IA que garantizan una separación de residuos automática, de alta calidad, rápida y segura en todo el mundo. Dependiendo del entorno, las condiciones de funcionamiento de estos sistemas son extremadamente exigentes: el polvo y otras sorpresas propias de los residuos forman parte del día a día. A pesar de estas condiciones, los sistemas deben ser capaces de separar los residuos de forma rápida y fiable. Para el nuevo sistema "FastPicker", se necesitaban cojinetes que pudieran soportar las elevadas fuerzas de torsión que surgen durante la aceleración axial. Los desarrolladores idearon cojinetes impresos en 3D que se montan sobre ejes de aluminio con un perfil ranurado para evitar la rotación. Los cojinetes pueden soportar velocidades lineales de 3 m/s con aceleraciones radiales y axiales. Gracias a la gran libertad de diseño de la impresión 3D, fue posible adaptar la geometría de los cojinetes al eje de aluminio ranurado. El siguiente paso consistió en fabricar un molde de inyección para aprovechar la amplia variedad de materiales disponibles mediante este proceso de fabricación.

Durante la fase de pruebas del nuevo sistema de clasificación de residuos "FastPicker" de ZenRobotics en Finlandia, pronto quedó claro que los cojinetes lisos convencionales no pueden soportar las fuerzas de torsión durante la aceleración axial si el centro de masa no está en el centro del eje en movimiento. Inicialmente, la rotación iba a impedirse mediante topes. Sin embargo, estos fallaron rápidamente debido a la elevada carga. Además de los topes, inicialmente se utilizaron cojinetes estándar de la gama igus para soportar la aceleración radial y axial.

Al final, se utilizaron cojinetes de deslizamiento igus con una geometría especial. Primero se fabricaron a partir del plástico de alto rendimiento iglidur i3 mediante sinterizado selectivo por láser (SLS). De esta manera, encajaron en el eje de aluminio ranurado y evitaban su rotación. Después, se fabricó un molde de inyección según la geometría especial para poder utilizar la variedad de materiales disponibles para inyección. El resultado fue una reducción de costes de hasta un 80%.

La impresión 3D y la inyección suelen diferenciarse en términos de rentabilidad: la impresión 3D suele resultar rentable incluso para series pequeñas, mientras que la fabricación de componentes mediante inyección solo resulta rentable a partir de más de 10.000 unidades. La impresión 3D destaca especialmente durante la fase de pruebas de una aplicación gracias a su alta velocidad de producción y disponibilidad inmediata. Dependiendo del diseño, las piezas pueden estar listas para su envío en uno a tres días y pueden solicitarse fácilmente a través del servicio de impresión 3D online. Para su prototipo, ZenRobotics también utilizó cojinetes impresos en 3D para el eje de aluminio con un perfil ranurado. Posteriormente, la empresa decidió fabricar los componentes en mayores cantidades mediante inyección. Los factores decisivos fueron la amplia variedad de materiales y los bajos costes por unidad que ofrece la inyección. Los cojinetes de deslizamiento definitivos se fabricaron con iglidur J2. Con un coste de aproximadamente 5 € por pieza, la pieza por inyección costaba solo una décima parte de la pieza fabricada mediante SLS (aprox. 49 € por pieza), y el coste del molde quedó amortizado después de 100 unidades. Este plástico robusto ofrece buenas propiedades mecánicas, es económico y presenta una buena resistencia a los medios. Además, los lubricantes sólidos incorporados hacen innecesaria la lubricación externa de los cojinetes.