Aumente la vida útil, reduzca costes: menor precio por unidad y mayor vida útil de los cojinetes de fricción con la impresión 3D y print2mold

• Qué se necesitaba: Cojinete liso con geometría especial
• Proceso de fabricación: Sinterizado selectivo por láser & print2mold
• Requisitos: Buenas propiedades de deslizamiento con la contraparte de aluminio, alta resistencia a la abrasión a altas velocidades, geometría compleja
• Material: iglidur i3 (SLS) & iglidur J2 (p2m)
• Industria: Plantas de separación de residuos
• Éxito gracias a la cooperación: Elevada vida útil con cargas pesadas, costes unitarios significativamente reducidos, gran libertad de diseño

La aplicación de un vistazo:
La empresa finlandesa ZenRobotics fabrica sistemas industriales de separación de residuos controlados por inteligencia artificial que garantizan una separación de residuos automática, de alta calidad, rápida y segura en todo el mundo. Dependiendo del entorno, las condiciones para los sistemas son muy duras: el polvo y otras sorpresas interesantes en los residuos están a la orden del 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 buscaron cojinetes lisos que pudieran soportar las elevadas fuerzas de torsión que surgen durante la aceleración axial. Los desarrolladores idearon cojinetes lisos 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 lisos al eje de aluminio ranurado. El siguiente paso consistió en la fabricación aditiva en la denominada herramienta de moldeo por inyección Rapid Tooling para poder utilizar la diversidad de materiales del moldeo por inyección.

Durante la fase de prueba de un nuevo sistema de clasificación de residuos "FastPicker" de ZenRobotics en Finlandia, pronto quedó claro que los cojinetes lisos clásicos no pueden soportar las fuerzas de torsión durante la aceleración axial si el centro de masa no está en el centro del eje móvil. Inicialmente, la rotación debía detenerse mediante elementos de tope. Sin embargo, éstos fallaron rápidamente debido a la gran carga. Además de los elementos de tope, inicialmente se utilizaron cojinetes estándar de la gama igus para soportar la aceleración radial y axial.

Finalmente, se utilizaron cojinetes de deslizamiento igus con una geometría especial. Primero se fabricaron con el plástico de alto rendimiento iglidur i3 mediante el proceso de sinterización por láser para que encajaran en el eje de aluminio ranurado y así detuvieran la rotación. A continuación, la empresa pasó al Rapid Tooling para aprovechar la diversidad de materiales del proceso de moldeo por inyección. El proceso Rapid Tooling o print2mold también puede reducir los costes hasta un 80%. El molde para el moldeo por inyección puede fabricarse en pocos días y está listo para su uso inmediato. La libertad de diseño que ofrece la impresión 3D la hace ideal para la geometría especial de los cojinetes lisos.

La impresión 3D y print2mold tienen algo en común: son rentables a partir de un número reducido de unidades. La producción de componentes con herramientas de moldeo por inyección fabricadas a máquina sólo merece la pena en términos de precio a partir de una cantidad superior a 10.000 componentes. En la fase de prueba de las aplicaciones, la impresión 3D en particular puede impresionar por su alta velocidad de producción y su inmediata disponibilidad para el uso. Dependiendo del componente, está listo para su envío en 1 a 3 días y puede encargarse fácilmente en el servicio de impresión 3D en línea. ZenRobotics también utilizó rodamientos impresos en 3D para un prototipo inicial del eje de aluminio con un perfil ranurado. A continuación, la empresa optó por el proceso print2mold, en el que la herramienta de moldeo por inyección se fabrica mediante impresión 3D. Los factores decisivos fueron la variedad de materiales y los bajos costes unitarios asociados al moldeo por inyección. Los cojinetes finales se fabricaron con iglidur J2. En este caso, el componente print2mold costó sólo una décima parte del componente SLS (aprox. 49 euros/pieza) a unos 5 euros/pieza y el molde también se amortizó a partir de 100 piezas. El robusto plástico tiene buenas especificaciones mecánicas, es rentable y presenta una buena resistencia a los medios. Además, los lubricantes sólidos integrados hacen innecesaria la lubricación externa de los cojinetes lisos.

Cuando la velocidad es esencial, la impresión 3D es la solución para fabricar un molde de inyección. Dependiendo de la geometría, la impresión dura entre 12 y 24 horas, y la herramienta está lista para su uso inmediatamente después. El proceso print2mold conocido como Rapid Tooling permite la producción rentable de prototipos avanzados y pequeños volúmenes. Es más rentable en cantidades de hasta 10.000 (sin cantidad mínima) que los moldes de inyección producidos mecánicamente. Pueden fabricarse piezas resistentes al desgaste con una reducción de costes de hasta el 80%. La calidad de las piezas moldeadas por inyección print2mold es la misma que con el proceso de moldeo por inyección convencional. Los procesos de desarrollo pueden acelerarse enormemente utilizando el proceso print2mold y también se conserva la variedad de materiales del moldeo por inyección habitual.