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Bandeau de laboratoire d'essai imprimée en 3D

Polymères résistants à l'usure : composants imprimés en 3D dans le laboratoire d'essais tribologiques

Les pièces à faible frottement ont une durée de vie 50 fois supérieure à celle des matériaux d'impression 3D standard.

igus® teste en permanence les propriétés tribologiques de ses pièces imprimées en 3D sur la base de la norme DIN ISO 7148-2 dans notre laboratoire de 41 000 pieds carrés à Cologne, en Allemagne. Nous couvrons les mouvements linéaires, pivotants et rotatifs sur différents types d'arbres pour nous assurer que nos matériaux autolubrifiants iglide ® dureront jusqu'à 50 fois plus longtemps que les matériaux d'impression 3D standard dans les applications en mouvement. Notre filament iglide ® J260-PF, par exemple, a présenté de faibles valeurs de friction et d'usure dans tous les essais.

Le matériau ABS standard a rapidement échoué à l'essai de rotation sur un arbre en acier inoxydable. En outre, nos paliers lisses imprimés en 3D avec le filament spécial iglide® ont présenté des taux d'usure similaires à ceux des pièces moulées par injection standard sur tous les bancs d'essai. Tous les composants igus® imprimés en 3D sont à faible friction, résistants à l'usure et sans entretien. Nous produisons des pièces imprimées pour les prototypes et les petites séries, sans quantité minimale de commande!

Télécharger la version PDF des résultats de ces essais

Consultez nos différents essais d'usure ci-dessous :

  • Essai d'usure : course linéaire longue
  • Essai d'usure : course linéaire courte
  • Essai d'usure : pivotement
  • Essai d'usure : pivotement charge lourde
  • Essai d'usure : pivotement sous l'eau
  • Essai d'usure : écrou d'entraînement
  • Essai de frottement : rotation
  • Essai d'usure : rotation
  • Essai d'usure : rotation sous l'eau
  • Essai d'engrenage : cycles jusqu'à la rupture de l'engrenage
  • Engrenages à vis sans fin aux propriétés de glissement optimisées
  • Faible frottement abrasif

Linéaire Longue Course

iglide® I3 surpasse le matériau ABS d'un facteur 33.

Essais linéaires à longue course
Essais linéaires à longue course

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 0,11 MPa
  • Vitesse de la surface : 0,34 m/s
  • Course : 370 mm
  • Matériaux de l'arbre : alu hc
  • Durée du projet : 3 semaines
Graphique linéaire de l'essai d'usure
Graphique linéaire de l'essai d'usure

Y = taux d'usure [μm/km]

  1. ABS (FDM)
  2. iglide® I180 (FDM)
  3. iglide® I3 (SLS)
  4. iglide® J moulé par injection
Usure abrasive des bagues linéaires coulissantes après essai
Usure abrasive des bagues linéaires coulissantes après essai

Résultat de l'essai :

L'essai de longue course montre un coefficient d'usure inférieur d'un facteur 15 pour iglide® I180 (FDM) et d'un facteur 33 pour iglide® I3 (SLS). Ces matériaux sont idéaux pour les applications à longue course, telles que les portiques XY pour les applications pick-and-place, les paliers lisses et les barres de guidage dans une imprimante 3D.

Course linéaire courte

Les propriétés tribologiques des paliers lisses imprimés en 3D sont presque identiques à celles des paliers moulés par injection.

Essai d'usure linéaire à faible course
Essai d'usure linéaire à faible course

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 1 MPa
  • Vitesse de la surface : 0,3 m/s
  • Course : 5 mm
  • Matériaux de l'arbre : CF53 (barre gauche) et 304 SS (barre droite)
  • Durée de l'essai : 1 semaine
Graphique linéaire de l'essai d'usure
Graphique linéaire de l'essai d'usure

Y = taux d'usure [μm/km]


1. ABS (FDM)
2. iglide ® J260 (FDM)
3. iglide® J260 (moulage par injection)

Essai d'usure linéaire à faible course
Essai d'usure linéaire à faible course

Résultat de l'essai :

Les paliers lisses moulés par injection et les paliers lisses imprimés en 3D en iglide® J260 ont été testés avec la même charge et la même vitesse de surface. Les paliers présentent des taux d'usure similaires, quelle que soit la méthode de fabrication. L'essai montre également que le coefficient de frottement et les taux d'usure de notre matériau sont bien inférieurs à ceux des matériaux ABS standard.

Les paliers en polymères glissants imprimés en 3D sont intéressants car leur durée de vie est beaucoup plus élevée que celle des composants imprimés en 3D à partir d'autres plastiques, et leur coefficient d'usure est au moins aussi faible que celui des pièces tournées.

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 1 MPa
  • Vitesse de la surface : 0,1 m/s

Matériaux de l'arbre :

  • CF531.1213 : acier trempé
  • 304 SS/AISI 304 : acier inoxydable

Axe X : essai des matériaux

  1. iglide ® I3  (impression 3D SLS)
  2. iglide ® I150 (impression 3D FDM)
  3. iglide ® I190 (impression 3D FDM)
  4. PA12 (impression 3D SLS)
  5. ABS (impression 3D FDM)
  6. PA66 (moulage par injection)
  7. POM (tourné)
  8. PA66 (tourné)
Polymères iglide pour l'impression 3D en cours d'essai
Polymères iglide pour l'impression 3D en cours d'essai

Axe Y : taux d'usure [mg/km] (un taux d'usure plus faible signifie une durée de vie plus longue)

Pivotant

Résistance à l'abrasion jusqu'à 50 fois supérieure grâce aux polymères iglide®.

Essai d'usure pivotant
Essai d'usure pivotant

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 20 MPa
  • Vitesse de la surface : 0,01 m/s
  • Angle de pivotement : 60°.
  • Matériaux de l'arbre : 304 SS
  • Durée du projet : 4 semaines
Graphique de pivotement de l'essai d'usure
Graphique de pivotement de l'essai d'usure

Y= taux d'usure [µm/km]

1. PA12 (SLS)
2. PA12 + billes de verre (SLS)
3. iglide ® I3 (SLS)
4. iglide® W300 moulé par injection

Usure abrasive des paliers lisses dans l'essai d'usure par pivotement
Usure abrasive des paliers lisses dans l'essai d'usure par pivotement

Résultat de l'essai :

L'essai de pivotement montre que les filaments iglide® sont 50 fois plus résistants à l'abrasion et offrent une durée de vie beaucoup plus longue que les matériaux d'impression 3D standard (p. ex. ABS).

Lors de l'essai de pivotement, les roulements en polymères glissants imprimés en 3D présentent une durée de vie plusieurs fois supérieure à celle des autres plastiques, quel que soit le processus de fabrication.

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 2 MPa
  • Vitesse de la surface : 0,01 m/s
  • Angle de pivotement : 60

Matériaux de l'arbre :

  • CF531.1213 : acier trempé
  • 304 SS/AISI 304 : acier inoxydable

Axe X : essai des matériaux

  1. iglide ® I3 (impression 3D SLS)
  2. iglide ® I150 (impression 3D FDM)
  3. iglide ® I190 (impression 3D FDM)
  4. PA12 (impression 3D SLS)
  5. ABS (impression 3D FDM)
  6. PA66 (moulage par injection)
  7. POM (tourné)
  8. PA66 (tourné)
Polymères iglide pour l'impression 3D en cours d'essai
Polymères iglide pour l'impression 3D en cours d'essai

Axe Y : taux d'usure [mg/km] (un taux d'usure plus faible signifie une durée de vie plus longue)

Pivotement d'une charge lourde

Propriétés tribologiques comparables des paliers lisses imprimés en 3D et moulés par injection.

Essai de résistance à l'usure des charges lourdes pivotantes
Essai de résistance à l'usure des charges lourdes pivotantes

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 10, 20 et 45MPa
  • Vitesse de la surface : 0,01 m/s
  • Angle de pivotement : 60°.
  • Durée de l'essai : 1 semaine
Graphique d'essai d'usure pour charges lourdes et pivotantes
Graphique d'essai d'usure pour charges lourdes et pivotantes

Y= taux d'usure [µm/km]

1. iglide ® I3 (SLS)
2. iglide ® I180 (FDM)
3. iglide® G moulé par injection
4. iglide® W300 moulé par injection

Polymère résistant à l'usure lors d'un essai d'usure par pivotement sous forte charge
Polymère résistant à l'usure lors d'un essai d'usure par pivotement sous forte charge

Résultat de l'essai :

Nous avons testé des paliers lisses d'un diamètre et d'une longueur de 20 mm (c'est-à-dire que le palier lisse imprimé en 3D a été chargé de 1 800 kg). Les résultats montrent que les paliers lisses imprimés en 3D par SLS peuvent supporter des charges allant jusqu'à 45MPa de pression de surface et que leurs propriétés tribologiques sont aussi bonnes que celles des paliers moulés par injection, ce qui les rend adaptés aux applications lourdes.

Pivotement sous l'eau

Comparaison du taux d'usure des matériaux iglide® pour l'impression 3D et le moulage par injection dans des applications sous-marines.

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 1 et 2MPa
  • Vitesse de la surface : 0,01m/s
  • Température : 23°C
  • Matériau de l'arbre : Acier inoxydable 304

Axe X : essai des matériaux

  1. iglide ® I3 (impression 3D SLS)
  2. iglide ® I8-ESD (impression 3D SLS)
  3. iglide® J (moulage par injection)
  4. iglide® UW (moulage par injection)
  5. iglide® UW160 (moulage par injection)

Résultat de l'essai :

Cet essai de pivotement sous l'eau a montré que les paliers lisses imprimés en 3D à partir du matériau SLS iglide® I8-ESD à dissipation électrostatique ont une durée de vie particulièrement longue, ce qui signifie que ce matériau est tout aussi bien adapté aux applications que les matériaux de moulage par injection iglide® UW et UW160, qui ont été spécifiquement développés pour les applications sous l'eau.

Essai d'usure sous l'eau pour les matériaux imprimés en 3D
Essai d'usure sous l'eau pour les matériaux imprimés en 3D

Axe Y : taux d'usure [µm/km]

Écrou d'entraînement

Les matériaux iglide® sont plus durables que les matériaux standard d'un facteur 6 à 18.

Ecrou d'entraînement résistant à l'usure
Ecrou d'entraînement résistant à l'usure

Paramètres d'essai :

  • Couple : 129 Nm
  • Course : 370 mm
  • Vitesse : 290 [rpm]
  • Durée : deux semaines
Graphique de l'essai d'usure de l'écrou d'entraînement
Graphique de l'essai d'usure de l'écrou d'entraînement

Y = taux d'usure [mg/km]

  1. ABS (FDM)
  2. iglide® I180 (FDM)
  3. iglide® J260 (FDM)
  4. iglide® I3 (SLS)
  5. iglide® J moulé par injection
Ecrou d'entraînement résistant à l'usure
Ecrou d'entraînement résistant à l'usure

Résultat de l'essai :

L'essai montre qu'iglide® offre une résistance à l'usure supérieure d'un facteur 6 à 18 par rapport aux matériaux conventionnels, en fonction du matériau et de la méthode d'impression 3D utilisés. L'impression d'écrous d'entraînement en petites quantités est une alternative rentable au moulage par injection, car le filetage peut être produit directement dans l'imprimante 3D, sans outillage coûteux.

Rotation

iglide® par rapport à un matériau ABS standard - coefficient de frottement plus faible avec iglide®.

Essai de frottement rotatif
Essai de frottement rotatif

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 1MPa
  • Vitesse de la surface : 0,1 m/s
  • Matériau de l'arbre : Cf53
Graphique rotatif de l'essai de friction
Graphique rotatif de l'essai de friction

**Y = coefficient de frottement [-]**X = durée [h]

  1. PA12 (SLS)
  2. iglide® I3 (SLS)
Usure abrasive lors de l'essai : coefficient de frottement en rotation
Usure abrasive lors de l'essai : coefficient de frottement en rotation

Résultat de l'essai :

Les propriétés tribologiques d'iglide® I3 sont 2 fois supérieures à celles des matériaux d'impression 3D standard. En effet, les matériaux iglide® contiennent des lubrifiants solides qui réduisent le coefficient de frottement et augmentent considérablement la résistance à l'usure. Les propriétés tribologiques des polymères iglide® sont bénéfiques pour la conception des moteurs et des forces d'entraînement, car la moitié du frottement ne nécessite que la moitié de la force d'entraînement.

Rotation

Coefficient d'usure des matériaux d'impression 3D iglide® comparé à celui des plastiques d'impression 3D ordinaires.

Essai d'usure, en rotation
Essai d'usure, en rotation

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 20 MPa
  • Vitesse de la surface : 0,01 m/s
  • Matériau de l'arbre : Acier inoxydable 304
Palier lisse imprimé en 3D dans le cadre d'un essai d'usure en rotation
Palier lisse imprimé en 3D dans le cadre d'un essai d'usure en rotation

Axe Y : taux d'usure [mg/km]

Axe X : essai des matériaux

  1. ABS (impression 3D FDM)
  2. PA12 (impression 3D SLS)
  3. iglide ® I180 (impression 3D FDM)
  4. iglide ® J260 (impression 3D FDM)
  5. iglide ® I3 (impression 3D SLS)
  6. iglide® W300 (moulage par injection)
Usure abrasive lors des essais : essai d'usure en rotation
Usure abrasive lors des essais : essai d'usure en rotation

Résultat de l'essai :

L'usure des paliers lisses imprimés en iglide® I180 est inférieure de 89,5 % à celle des paliers fabriqués avec le même procédé à partir de plastique ABS, souvent utilisé dans l'impression 3D. Le palier fritté au laser en iglide® I3 présente une usure inférieure de 94,87 % à celle du palier fritté au laser en PA12. Seuls les roulements imprimés à partir du filament spécial iglide® J260 et moulés par injection à partir d'iglide® W300 présentaient de meilleures valeurs.

Lors de l'essai d'usure, les roulements en polymère glissant imprimé en 3D se comportent beaucoup mieux que les roulements en plastique ordinaire, quel que soit le procédé de fabrication.

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 1 MPa
  • Vitesse de la surface : 0,3 m/s

Matériaux de l'arbre :

  • CF531.1213 : acier trempé
  • 304 SS/AISI 304 : acier inoxydable

Axe X : Essai des matériaux


  1. iglide ® I3 (impression 3D SLS)
  2. iglide ® I190 (impression 3D FDM)
  3. PA12 (impression 3D SLS)
  4. ABS (impression 3D FDM)
  5. PA66 (moulage par injection)
  6. POM (tourné)
  7. PA66 (tourné)
Polymères iglide pour l'impression 3D en cours d'essai
Polymères iglide pour l'impression 3D en cours d'essai

Axe Y : taux d'usure [mg/km] (un taux d'usure plus faible signifie une durée de vie plus longue)

Rotation sous l'eau

Comparaison du taux d'usure des matériaux iglide® pour l'impression 3D et le moulage par injection dans des applications sous-marines.

Paramètres d'essai :

  • Pression de surface : 1 et 2MPa
  • Vitesse de la surface : 0,3 m/s
  • Température : 23°C
  • Matériau de l'arbre : Acier inoxydable 304

Axe X : essai des matériaux

  1. iglide ® I3 (impression 3D SLS)
  2. iglide ® I8-ESD (impression 3D SLS)
  3. iglide® J (moulage par injection)
  4. iglide® UW (moulage par injection)
  5. iglide® UW160 (moulage par injection)

Résultat de l'essai :

Cet essai de pivotement sous l'eau a montré que les paliers lisses imprimés en 3D à partir du matériau SLS iglide® I8-ESD à dissipation électrostatique ont une durée de vie particulièrement longue, ce qui signifie que ce matériau est tout aussi bien adapté aux applications que les matériaux de moulage par injection iglide® UW et UW160, qui ont été spécifiquement développés pour les applications sous l'eau.

Essai d'usure sous l'eau pour les matériaux imprimés en 3D
Essai d'usure sous l'eau pour les matériaux imprimés en 3D

Axe Y : taux d'usure [µm/km]

Cycles jusqu'à la rupture de l'engrenage

Dans cet essai, un engrenage entraîne une crémaillère et le nombre de cycles effectués avant la rupture de l'engrenage est enregistré. Les engrenages imprimés en 3D ou frittés au laser à partir d'iglide® ont duré deux fois plus longtemps que les engrenages fraisés à partir de POM.


Axe X : essais de matériaux

  1. iglide ® I3 (imprimé)
  2. iglide ® I8-ESD (imprimé)
  3. POM (fraisés)
  4. iglide ® I6 (imprimé)
  5. iglide ® I190 (imprimé)
  6. PLA (imprimé)
  7. PETG (imprimé)
  8. PETG (imprimé)
  9. SLA
L'équipement imprimé en 3D à l'essai
L'équipement imprimé en 3D à l'essai

Paramètres d'essai :

1440

n = 64 tr/min
M = 2,25Nm
z= 30
m= 1
b = 6 mm

Essai de durée de vie d'un engrenage imprimé en 3D
Essai de durée de vie d'un engrenage imprimé en 3D

Axe Y : cycles jusqu'à la rupture de la dent

A l'exception de l'engrenage en POM, les modèles CAO de tous les engrenages testés proviennent du configurateur d'engrenages igus.

Engrenages en polymère résistant à l'usure

POM vs. iglide® I6 : temps d'arrêt chez POM, iglide® I6 pratiquement pas d'usure abrasive

Paramètres d'essai :

  • Couple : 4,9Nm
  • Vitesse : 12 [rpm]
  • Contre-partenaire : aluminium anodisé dur
  • Durée : 2 mois

1. POM : 321 000 cycles : Forte usure
2. POM : 621 000 cycles : temps d'arrêt
3. iglide® I6 : 1 million de cycles : faible usure

Résultats des essais :Nous avons testé une variété de polymères imprimés en 3D et fabriqués mécaniquement dans le cadre de l'essai de l'engrenage à vis sans fin. Aucun autre polymère n'a atteint une durée de vie aussi longue que notre matériau iglide ® I6 résistant à l'usure (en impression 3D SLS). Les engrenages à vis sans fin en iglide® I6 sont également utilisés dans notre système modulaire non défini.

Faible frottement abrasif grâce aux polymères tribologiques de l'imprimante 3D

L'usure est un aspect important des pièces dans les applications mobiles. Les polymères résistants à l'usure tels que nos matériaux iglide ® sont la solution pour réduire l'usure et augmenter la durée de vie des pièces. Grâce à leurs propriétés tribologiques, les matériaux iglide ® sont parfaits pour tous les domaines d'application dans lesquels un bon coefficient de frottement et une très faible usure sont importants.  
 
Le laboratoire d'essais igus ® s'étend sur 3 800 m². Dans le cadre d'une vaste série d'expériences, igus recherche et développe de nouveaux matériaux d'impression 3D pour des applications mobiles dans le plus grand laboratoire d'essai de l'industrie. Tous les matériaux sont testés sur leurs propriétés tribologiques dans différentes séries d'essais afin de réduire les intervalles d'usure et d'entretien. Les polymères iglide ® offrent de très bonnes propriétés tribologiques et garantissent une plus longue durée de vie aux composants en polymère.

Dans notre laboratoire d'essai, nous testons en permanence les propriétés tribologiques des pièces imprimées en 3D sur la base de la norme DIN ISO 7148-2. La série d'essais couvre les mouvements linéaires, pivotants et rotatifs sur différents matériaux d'arbres.

Avec notre filament iglide® J260-PF, les valeurs de frottement et d'usure ont été faibles dans tous les essais, alors que le matériau ABS standard a rapidement échoué à l'essai de rotation sur l'arbre en acier inoxydable. Les paliers lisses imprimés à partir du filament spécial iglide® ont présenté une résistance à l'usure similaire à celle des pièces moulées par injection iglide® sur tous les bancs d'essai.

Grâce au plastique résistant à l'usure iglide® I3 et à une forme de dent optimisée, nos engrenages imprimés en 3D ont une durée de vie plus longue que les matériaux standard.

Assistance pour les demandes

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kevin wright
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Country Manager, Canada

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