3D打印轴承用于废品回收机器人

简介

芬兰ZenRobotics公司专业生产由AI控制的工业垃圾分离厂，向全球提供全自动、高质量、快速、安全的垃圾分拣。由于恶劣的环境，回收工厂要面对极端的情况——垃圾中的灰尘和难以预测的“惊喜”是每天的日常。尽管存在这些情况，工厂必须能够快速可靠地分拣垃圾。新款“FastPicker”工厂需要能够承受轴向加速过程中产生的高扭矩的滑动轴承。开发人员提出了将3D打印的滑动轴承与铝轴配合，结构上还要带凹槽，来防止旋转。滑动轴承可以承受3m/s的线速度以及径向和轴向加速度。3D打印的自由度使滑动轴承的几何形状能够匹配带槽铝轴。再后来，考虑到注塑材料选择范围更大，快速制造的注塑模具代替了原方案，也投入到生产中。

需要产品：具有特殊几何形状的滑动轴承
制造工艺：选择性激光烧结（SLS）和 print2mold
要求：良好的滑动性能，与铝轴配合时，在高速下需要有高耐磨性，几何形状复杂
材料：iglidur i3（激光烧结）和iglidur J2（p2m）
所属行业：垃圾回收厂
成功合作经验：重载下使用寿命长，单件成本显著降低，设计自由度高

问题描述

芬兰ZenRobotics公司新开发的“FastPicker”垃圾分类系统结束了测试阶段。问题显而易见，如果重心不在运动轴的中心时，传统的滑动轴承无法承受轴向加速过程中的扭矩。旋转的制动最初由止动元件控制。然而，由于负载过重，它们很快就失效了。除了止动元件外，igus产品系列的标准滑动轴承也首次用于承受径向和轴向加速度。

解决方案

最终，厂家选用了特殊几何形状的igus滑动轴承。首批轴承原型由iglidur i3高性能塑料通过激光烧结工艺制成，以便和带凹槽的铝轴配合，来达到防转效果。该公司考虑到注塑工艺材料更丰富，转而使用快速注塑模具。快速模具或print2mold工艺还可以将成本降低80%。用于注塑的模具只要几天就能生产出来，并且可以立即投入使用。3D打印提供的设计自由度使其成为特殊几何形状滑动轴承的理想选择。

原型和小批量生产

3D打印和print2mold有一个共同点：它们适用于小批量。只有当需求零件超过10000个时，机加工的注塑模具生产才更具有性价比。尤其在应用的测试阶段，3D打印凭借其生产速度快和即时响应而相当具有优势。根据尺寸的不同，它可以在1到3天内发货，并且可以很容易地通过在线3D打印服务中订购。ZenRobotics还在第一个原型中使用了3D打印滑动轴承配合带槽铝轴。该公司随后选择了print2mold工艺，注塑模具是通过3D打印生产的。批量生产的滑动轴承材料也改为iglidur J2。改变生产工艺后，print2mold生产的零件成本仅为SLS工艺生产零件成本的十分之一。这种坚韧的塑料具有良好的机械性能、性价比和良好的耐介质性。此外，一体化固体润滑剂使滑动轴承不再需要外部润滑。

快速模具：igus print2mold

当交期至关重要时，就可以考虑用3D打印来制造注塑模具。根据几何形状的不同，打印大约需要12-24个小时，然后模具就可以立即投入生产了。被称为快速模具的print2mold工艺能够实现高性价比的先进原型和小批量生产。与机加工的注塑模具相比，10000件以内的需求print2mold性价比更高（无起订量要求）。耐磨件的生产成本可降低80%。print2mold注塑件的质量与传统注塑工艺相同。使用print2mold工艺可以大大加快开发效率，并且还保留了常规注塑的材料多样性。