Application de robot de tri des déchets utilisant des paliers lisses iglide® imprimés en 3D

ZenRobotics, une entreprise finlandaise, fabrique des installations industrielles de tri des déchets contrôlées par l'intelligence artificielle qui assurent un tri automatique, de haute qualité, rapide et sûr des déchets dans le monde entier. En fonction de l'environnement, les conditions sont très difficiles pour les usines - la poussière et d'autres surprises intéressantes dans les déchets sont à l'ordre du jour. Malgré ces circonstances, les usines doivent être en mesure de séparer les déchets rapidement et de manière fiable.

La nouvelle usine "FastPicker" avait besoin de paliers lisses capables de résister aux forces de torsion élevées qui se produisent lors de l'accélération axiale. Les concepteurs ont eu l'idée d'imprimer en 3D des paliers lisses placés sur des axes en aluminium avec un profil rainuré pour empêcher la rotation. Les paliers lisses peuvent supporter des vitesses linéaires de 3 m/s avec des accélérations radiales et axiales. La grande liberté de conception de le impression 3D a permis d'adapter la géométrie des paliers lisses à l'axe en aluminium rainuré. L'étape suivante a consisté à fabriquer des outils de moulage par injection de manière additive, grâce à ce que l'on appelle l'outillage rapide, afin de tirer parti de la diversité des matériaux utilisés dans le moulage par injection.

Aperçu de l'application :

Besoins : paliers lisses à géométrie spéciale
Méthode de fabrication : frittage sélectif par laser et print2mold
Exigences : bonnes propriétés de glissement avec l'aluminium comme contrepartie, résistance élevée à l'abrasion à grande vitesse, géométrie complexe
Matériau :

iglide i3 (frittage laser)
iglide J2 (p2m)

Industrie : installations de tri des déchets
Succès de la collaboration : longue durée de vie sous forte charge, coûts unitaires considérablement réduits, grande liberté de conception

Problème :
Au cours de la phase d'essai d'un nouveau système de tri des déchets "FastPicker" de ZenRobotics, une entreprise finlandaise, il est rapidement apparu que les paliers lisses classiques ne pouvaient pas supporter les forces de torsion lors d'une accélération axiale si le centre de masse n'était pas situé au centre de l'axe de déplacement. La rotation devait au préalable être stoppée par des éléments d'arrêt. Cependant, ceux-ci ont rapidement cédé sous l'effet de la forte charge. En plus des éléments d'arrêt, des paliers lisses standard d'igus ont d'abord été utilisés pour résister à l'accélération radiale et axiale.

La solution :
Finalement, ce sont des paliers lisses igus à géométrie spéciale qui ont été utilisés. Elles ont d'abord été fabriquées par frittage laser à partir du plastique haute performance iglide i3, afin de s'adapter à l'axe rainuré en aluminium et d'arrêter ainsi la rotation. L'entreprise a ensuite opté pour l'outillage rapide afin d'utiliser la diversité des matériaux du processus de moulage par injection. Le Rapid Tooling ou le processus print2mold permet également de réduire les coûts jusqu'à 80 %. Le moule pour le moulage par injection peut être produit en quelques jours et est immédiatement prêt à l'emploi. La liberté de conception qu'offre l'impression 3D la rend idéale pour la géométrie particulière des paliers lisses.

Prototypes et petites séries

L'impression 3D et le print2mold ont un point commun : ils sont rentables à partir d'une petite quantité. La production de composants à l'aide d'outils de moulage par injection fabriqués à la machine n'est rentable qu'à partir d'une quantité de plus de 10 000 composants. L'impression 3D, en particulier, peut convaincre dans la phase d'essai des applications grâce à sa vitesse de fabrication élevée et à sa disponibilité immédiate. Selon le composant, il est prêt à être expédié en 1 à 3 jours et peut être facilement commandé auprès du service d'impression 3D en ligne. ZenRobotics a également utilisé des paliers lisses imprimés en 3D pour l'axe en aluminium avec un profil rainuré pour le premier prototype. L'entreprise a ensuite choisi le processus print2mold, dans lequel le moule d'injection est produit par impression 3D.

Les facteurs décisifs ont été la variété des matériaux et les faibles coûts unitaires associés au moulage par injection. Les paliers lisses finaux ont été fabriqués en iglide J2. Dans ce cas, le composant print2mold n'a coûté qu'un dixième du composant de frittage laser (environ 49 €/pièce), soit environ 5 €/pièce, et à partir de 100 pièces, l'outil a également été rentabilisé. Le plastique résistant possède de bonnes propriétés mécaniques, est rentable et résiste bien aux fluides. En outre, les lubrifiants solides intégrés rendent superflue la lubrification externe des paliers lisses.

La géométrie des paliers lisses empêche la rotation de l'axe en aluminium avec les rainures.

Outillage rapide - igus print2mold

Lorsque la rapidité est essentielle, l'impression 3D est la solution pour fabriquer un moule d'injection. En fonction de la géométrie, l'impression prend environ 12 à 24 heures et l'outil est prêt à être utilisé immédiatement après. Le processus print2mold, connu sous le nom de Rapid Tooling, permet la production rentable de prototypes avancés et de petits volumes. Il est plus rentable pour des quantités allant jusqu'à 10 000 pièces (sans quantité minimale) que les moules d'injection fabriqués à la machine. Des pièces résistantes à l'usure peuvent être produites avec une réduction des coûts allant jusqu'à 80 %.

La qualité des pièces moulées par injection print2mold est la même qu'avec le processus de moulage par injection conventionnel. Les processus de développement peuvent être considérablement accélérés grâce au processus print2mold et la diversité des matériaux du moulage par injection classique est également conservée.