Snabb och ekonomisk produktion av komplexa specialdelar

• Vad som behövdes: specialglidelement med komplexa geometrier
• Tillverkningsprocess: lasersintring
• Krav: Glidoptimerad, självsmörjande, med hög livslängd
• Material: iglidur I3
• Bransch: bilindustrin
• Framgång genom samarbete: billig och snabb tillverkning av små serier Långlivade komponenter med torrkörning.

Bilförare, som inte kan använda benen, kan accelerera med händerna på ratten tack vare Darios digitala gasring. Den eleganta, diskreta gasringen som utvecklats av företaget Kempf i Elsass erbjuder komfort och säkerhet vid bilkörning och kan integreras i de flesta automatiska fordon. För att anpassa gasringen till tillplattade rattar stod ingenjörerna inför utmaningen att låta ringen glida runt hörnet. För deras lösning – specialglidelementen tillverkade av den glidoptimerade 3D-utskriftsplasten iglidur I3 – tilldelades företaget manus award 2019 för innovativa problemlösningar med plastlager.

Med den självsmörjande SLS-plasten iglidur I3 kan komplexa specialdelar produceras inom 24 timmar i igus 3D-utskriftstjänst. De 3D-utskrivna glidkomponenterna av iglidur präglas av sin höga slitstyrka och förutsägbara livslängd. 

 

Gasringens position bestäms av två sensorer i ratten och skickas via en trådanslutning till en dator under instrumentbrädan. Varje rattmodell mäts med en 3D-scanner, så att mekanismen, sensorerna och DARIOS-kretskortet kan integreras optimalt. Källa: Kempf

Problem

För tillverkning av gasringar för tillplattade rattar behöver kunden regelbundet specialglidelement som är rörligt anslutna till varandra och som glider "runt hörnet" över en metallring. Per ratt krävs mer än 200 element. Det enda sättet att realisera denna rörelse är att konstruera specialglidelement med komplex geometri. Dessa glidelement innehåller många underskärningar, vilket gör tillverkning med konventionella tillverkningsprocesser inte bara svår, utan också mycket kostnadskrävande. Eftersom det är 30 års garanti på körhjälpen från Kempf måste specialglidelementen vara extremt hållbara och pålitliga. Det är inte möjligt att smörja komponenterna eftersom de är fast inbyggda i läderhöljet på gasringen.

Lösning

De komplexa strukturerna och underskärningarna på specialglidelementen kan bara produceras effektivt med additiv tillverkning. Med den glidoptimerade högpresterande iglidur I3-plasten hittade Kempf det perfekta materialet för att skriva ut filigrana elementen. De med lasersintring inom 24 timmar tillverkade specialglidelementen går smidigt runt hörnet utan smörjning eller underhåll. Trots det stora antalet på mer än 10 000 stycken per beställning visade sig produktionen av specialglidelementen med 3D-utskrift till och med vara billigare än med formsprutning på grund av den höga komplexiteten. 

Med Darios digitala gasring kan man ha båda händerna kvar på ratten. Föraren kan också styra och accelerera med ena handen och använda den manuella bromsen till höger med den andra handen. Källa: Kempf

Kör bara med händerna: Darios, den digitala gasringen på ratten

 "Gasringen är den bästa produkten på marknaden när det gäller kvalitet. Utförandet är utan motstycke och de har samma höga driftsäkerhet. Jag har hittills kört totalt 785 000 km utan några tekniska problem. 785 000 kilometer motsvarar 19 625 varv runt jorden.”

Detta är bara en av de många entusiastiska omdömena från Darios användare. Det är inte konstigt, för trots allt förlitar sig Kempf på högsta kvalitet och erbjuder sina kunder 30 års garanti för alla körhjälpmedel.

KEMPF grundades 1955 av Hans Kempf, som inte kunde gå efter att ha lidit av polio. Som entusiastisk mekaniker uppfann han gasringen så att han kunde köra med båda händerna på ratten. Fram till slutet av sitt liv år 2002 hade han rustat om över 100 000 fordon.

Det handgassystem som utvecklats av Kempf är det enda tillgängliga på marknaden som anpassar sig till fordonets hastighet: Vid lägre hastighet är accelerationen mjuk, progressiv och ekonomisk, vid höga hastigheter är accelerationen dynamisk för att säkerställa säker körning och att genomföra snabba omkörningar exakt och enkelt. Alla vanliga funktioner i ratten som justerbarhet, krockkudde och signalhorn bibehålls. Pedalerna förblir också funktionsdugliga – Darios kan stängas av med en brytare så att andra förare kan manövrera fordonet på vanligt sätt.

Gasringen kan installeras i nästan alla automatbilar. Den passar sömlöst och elegant in i inredningen. Källa: Kempf

Exakt acceleration tack vare fritt rörligt hölje

För att accelerera trycks ringen mot ratten. För detta krävs mycket lite kraft (cirka 3 N). Sträckan mellan tomgångsläge och fullt gaspådrag är bara ca 18 mm. När ratten glider tillbaka till neutralläge efter en kurva möjliggör det fritt roterande höljet exakta accelerationer när du lämnar en kurva, oavsett aktuellt rattläge. Båda händerna kan stanna kvar på ratten när man manövrerar Darios. Gasringen också kan manövreras med bara en hand, så att man med den andra exempelvis kan manövrera den manuella bromsen till höger. Gasringen, som är täckt med fint läder, smälter harmoniskt in i fordonets interiör och kunden kan till och med välja läderfärgen om så önskas. Eftersom många bilar numera har tillplattade rattar utvecklades Darios 211. Denna gasring är tillplattad, men också försedd med ett fritt roterande hölje. Men hur förser man en tillplattad ring med ett glidande överdrag? 

Många nya fordon har tillplattade rattar. Även gasringen måste utformas tillplattad för dessa fordon, vilket ställde utvecklarna inför några tekniska svårigheter. Källa: Kempf

Mer än 200 specialglidelement tillverkade av iglidur I3 säkerställer smidig glidning

Den nya trenden att utrusta fordon med tillplattade istället för runda rattar ställda ingenjörerna på Kempf inför en stor utmaning. En tillplattad ratt kräver av både tekniska och estetiska skäl en lika tillplattad gasring. Den diskreta och naturligt i fordonet integrerade gasringen innehåller i verkligheten ett stort antal avancerat utförda detaljer. Att utrusta en rund gasring med ett glidande hölje är relativt enkelt. Att ge en tillplattad gasring ett hölje som roterar lika fritt som en rund krävde en tekniskt avancerad lösning. 
 
Produktutvecklarna på Kempf hittade denna lösning i samarbete med 3D-utskriftsteamet från igus. I nya Darios 211, världens första tillplattade gasring, används additivt tillverkade komponenter gjorda av den glidoptimerade plasten iglidur I3. Den tillplattade gasringen har mer än två hundra sådana rörligt förbundna element. De bildar en glidande ring runt gasringens tillplattade metallkärna och möjliggör således att höljet glider sömlöst. För denna särskilt innovativa problemlösning fick Kempf-företaget brons i manus award på Hannovermässan 2019.

En Darios 211-gasring innehåller mer än 200 komplexa specialglidelement som gör att läderhöljet glider smidigt över metallringen. Källa: Kempf

Fördelar med printade specialglidelement tillverkade av iglidur I3

Ingenjörerna bestämde sig för att tillverka komplexa specialglidelement med 3D-utskriftsteknik, eftersom produktion med formsprutning var mycket komplicerad och därmed dyr på grund av många underskärningar. Additiv tillverkning innebär nästan inga begränsningar för designreglerna, vilket gör produktionen av komponenter med komplexa geometrier särskilt lönsam. Därigenom bortfaller även verktygskostnaderna.

En av de viktigaste anledningarna till att välja iglidur I3 som material för tillverkning av specialglidelement var de fasta smörjmedel som de innehöll. Detta eliminerar behovet av att underhålla komponenterna och förlänger deras livslängd avsevärt, eftersom det knappast inte uppstår något slitage. iglidur I3 är ett SLS-pulver som kan bearbetas på alla konventionella lasersintringsmaskiner. Pulvret smälts lager för lager med en laser, vilket möjliggör exakt avbildning av fina strukturer. Beroende på hur stor komponenten är kan flera tusen stycken tillverkas under en ca 24 timmar lång utskriftssession. Kunderna gynnas inte bara av de stora kostnadsbesparingarna, utan också av de oslagbart korta produktions- och leveranstiderna. En annan speciell egenskap som endast den här formen av lasersintring kan ge är utskrift av en förpackning för de filigrana delarna under samma utskriftsprocess. Därigenom bortfaller kostnader och arbete för förpackningen och risken för att enskilda komponenter går förlorade eller skadas.

iglidur I3 är den överlägset mest använda 3D-utskriftsplasten inom igus 3D-utskriftstjänst. Vid sidan av de olika glidtillämpningarna visar den sin styrka som den för närvarande mest lättillgängliga plasten på marknaden för 3D-utskrivna kugghjul.