Pignoni per catene stampati in 3D, per una e-bike silenziosa

• Cosa serviva: pignone in plastica
• Metodo di produzione: sinterizzazione laser selettiva
• Requisiti: grande resistenza all'usura, buona scorrevolezza, durata d'esercizio prolungata
• Materiale: iglidur i3
• Settore: ciclismo
• Successo per il cliente: rapida configurazione del componente nel servizio di stampa online 3D, migliore silenziosità di funzionamento rispetto al metallo

L'applicazione in sintesi:
Le e-bike diventano sempre più leggere, a fronte di una notevole silenziosità. Durante il funzionamento, il suono del motore è quasi impercettibile. Tuttavia, i progettisti più ambiziosi come Lars Hartmann di Reichshof non si fermano qui. Per lui, il rumore della catene risultava eccessivo. Un pignone in metallo fungeva da guida per la catena, evitando il contatto col telaio, ma la rumorosità era davvero eccessiva. Deciso a risolvere il problema, Lars ha pensato a una soluzione igus di cui era venuto a conoscenza durante una fiera: il servizio di stampa 3D, in grado di realizzare componenti singoli economici tramite una stampante 3D.
 

Pignone in plastica in stampa 3D in iglidur i3 in uso

Problema da risolvere

Il pignone in metallo standard della bici elettrica emetteva rumori di marcia molto forti. Il pignone costituiva il rullo guida della catena in modo che non entrasse in contatto con il telaio. Tuttavia, a causa dei rumori dovuti all'attrito, la bici assomigliava più a un trattore. Di conseguenza, Lars Hartmann ha deciso di trovare un materiale con lo stesso funzionamento del pignone in metallo, ma con una maggiore silenziosità. Al materiale erano inoltre richieste una buona scorrevolezza, una lunga durata e un'elevata resistenza all'usura in caso di interazione con il metallo.

Soluzione

La VMA Getzmann GmbH, azienda tedesca per la produzione di sistemi di mescolamento, dispersione e macinazione fine, ha testato alcune parti di macchina prodotte da igus tramite il suo servizio di stampa 3D. I risultati sono stati talmente convincenti che Lars Hartmann ha preso in considerazione i componenti stampati anche per la sua e-bike. Per l'appassionato la soluzione era perfetta: "Il pignone standard emetteva un rumore eccessivo. Al fine di sostituirlo, lo abbiamo disegnato e fatto stampare da igus in iglidur i3. Ottenere la parte è stato semplice e veloce. Abbiamo utilizzato il servizio di stampa 3D per caricare i dati, selezionare il materiale e ordinare la quantità". Il pignone della catena è stato utilizzato su due biciclette per diversi mesi – e il livello di rumorosità è calato significativamente, commenta soddisfatto Hartmann.

Ottimali coefficienti di usura e stabilità

Il materiale in uso, iglidur I3, è adatto anche per le applicazioni industriali e la produzione di massa. Risulta particolarmente interessante grazie ai bassi coefficienti di usura e all'elevata stabilità. Viene prodotto con  sinterizzazione laser selettiva  (SLS).

Inoltre, igus ha sviluppato iglidur i6 per soddisfare le elevate esigenze in termini di resistenza all'usura e durata d'esercizio prolungata. Dai test, i polimeri ad alte prestazioni sono migliori degli ingranaggi realizzati con materiali comuni come POM e PBT. È stata testata una ruota con vite senza fine, con coppia di 5Nm e 12 giri al minuto. L'ingranaggio realizzato con il materiale di sinterizzazione laser iglidur I6 ha mostrato, dopo un milione di cicli a test completato, un'usura minima, ed è ancora perfettamente funzionante. Un risultato nettamente migliore rispetto agli ingranaggi lavorati a macchina – Gli ingranaggi POM hanno riportato un'usura totale dopo 621.000 cicli, mentre gli ingranaggi fresati PBT si sono guastati dopo soli 155.000 cicli. Il test ha interessato anche un ingranaggio realizzato nel materiale di sinterizzazione laser PA12. A causa dell'elevato tasso di attrito, il componente si è arrestato dopo 521 cicli.

A sinistra: ingranaggi POM, guasto dopo 621.000 cicli
A destra: ingranaggio iglidur® i6, usura minima dopo 1 milione di cicli

Semplicità di configurazione

Allo stesso tempo, i designer beneficiano del configuratoreigus® per ruote dentate, che consente la configurazione personalizzata dell'ingrananggio o del pignone a catena, anche in dimensioni insolite. In pochi passaggi, l'utente deve solo inserire i dati per la sua ruota dentata (modulo dente, numero di denti, larghezza e diametro interno, ecc.). Questo genera automaticamente un modello 3D che può essere esportato come file STEP. Il caricamento del file sul servizio di stampa 3D igus® consente di ordinare immediatamente la ruota dentata configurata realizzata con il materiale di sinterizzazione laser iglidur® i6 estremamente resistente per ruota dentata. Con un clic, l'utente può ordinare la sua ruota dentata (nessun quantitativo minimo d'ordine) o richiedere un preventivo. In soli tre giorni, il pezzo su misura è pronto per la spedizione.

 

Configurazione semplice con il configuratore per ingranaggi igus