Phụ tùng in 3D chất lượng tốt đáng kinh ngạc cho những chiếc xe cổ

• Những gì cần thiết: Bánh răng thay thế trong đồng hồ tốc độ của một chiếc xe cổ
• Phương pháp sản xuất: Thiêu kết laser chọn lọc với bột thiêu kết laser
• Các yêu cầu:  Độ bền,  độ chính xác, giá thấp
• Vật liệu: iglidur i6
• Ngành: Ô tô
• Thành công nhờ sự hợp tác: Độ chính xác tuyệt vời; không mài mòn; sản xuất nhanh chóng, hiệu quả về chi phí; không bôi trơn

Tổng quan về ứng dụng:
Tìm kiếm phụ tùng thay thế cho những chiếc xe cổ thường rất khó, nếu không muốn nói là không thể. Đó là một vấn đề quen thuộc và đặc biệt khó khăn đối với các loại xe kỳ lạ và các mẫu xe hiếm. Tiến sĩ Jörg Pühler, chủ sở hữu của chiếc Stanley 750B năm 1924, đang tìm kiếm một phụ tùng thay thế cho bộ đếm quãng đường trong đồng hồ tốc độ của mình.
Phần nguyên bản đã bị hủy hoại hoàn toàn do quá trình mài mòn và các công việc trên xe của người chủ trước đó. Dịch vụ in 3D trực tuyến của igus đã cung cấp một giải pháp khắc phục: trục cần thiết với bánh vít và bánh răng có răng được in nhanh chóng và tiết kiệm chi phí từ nhựa in thiêu kết laser iglidur i6 chống mài mòn.
 

So sánh bánh vít kim loại (cũ) và bánh vít nhựa in 3D làm bằng ilgidur I6(mới). Nguồn: Dr. Jörg Pühler

Vấn đề

Trong máy đo tốc độ Stewart Warner ,  bánh răng trên trục trung gian đầu tiên mà các ren trên trục đầu vào đã không còn hoạt động theo thứ tự.  Bánh răng truyền động không còn tương tác với bánh vít. Do chủ xe trước đó đã làm công tơ mét nên không thể xác định được kích thước chính xác. Việc sản xuất một thành phần phụ tùng cần nhiều lần thử và vật liệu ổn định, có độ chính xác cao và phù hợp để sử dụng liên tục.  

Giải pháp

Với dịch vụ in 3D igus, một thành phần phụ tùng hoạt động đầy đủ được làm từ iglidur I6. Nhờ sản xuất nhanh chóng và hiệu quả về chi phí với phương pháp in thiêu kết laser, việc thử nghiệm một số phiên bản của bộ phận trên thực tế là một vấn đề đơn giản đối với chủ sở hữu xe cổ. Nhờ nhựa hiệu năng cao được sử dụng với chất bôi trơn rắn kết hợp, thành phần này không cần bôi trơn nữa. Ngay cả sau khi được sử dụng hơn 2000 dặm, không có dấu hiệu hao mòn có thể phát hiện.  

Điều gì đã làm cho bánh vít trong đồng hồ tốc độ bị mòn?

Đồng hồ tốc độ của một chiếc xe hơi cổ Stanley 750B được chế tạo vào năm 1924 không còn hoạt động - đồng hồ đo quãng đường bị lỗi. Nguyên nhân gây ra lỗi được chủ xe tìm ra là do bánh răng nằm ở trục trung gian thứ nhất và mắc vào ren trên trục nhập. Do bị mòn, bánh răng không còn tiếp xúc với ren nữa.
 
Vấn đề là do cơ chế đồng hồ đo hành trình ba phần: các mặt số có trục lệch khoảng 0,2mm và không có vòng đệm lò xo ép các mặt số vào nhau . Đôi khi, một bánh răng chuyển số nhỏ trượt giữa các mặt số và làm tắc cơ cấu đếm. Vòng đệm bằng đồng hơi cong, dày 0,1mm được trang bị ở bên cạnh đã loại bỏ hiện tượng chạy dọc trục để không còn xảy ra tắc nghẽn.

Đối với đồng hồ tốc độ của Stewart Warner, Chicago, loại M-9, ban đầu không thể mua phụ tùng thay thế. Nguồn: Dr. Jörg Pühler

Một số nỗ lực để có được một phụ tùng thay thế hoạt động

Sau khi nguyên nhân của lỗi đã được loại bỏ, có thể bắt đầu sản xuất phụ tùng thay thế. Với sự trợ giúp của phần mềm FreeCAD, Tiến sĩ Pühler đã thành công trong việc tạo tệp CAD với mô hình 3D của thành phần cần thiết. Đơn đặt hàng đầu tiên thông qua dịch vụ in 3D igus đã được xử lý không phức tạp và phụ tùng hoàn chỉnh được nhận chỉ sau một một vài ngày. 
 
Chất liệu ổn định và ngay cả những chi tiết nhỏ nhất cũng được tái tạo một cách hoàn hảo. Trục ngay lập tức được lắp vào các ổ trục và bánh vít cho đầu ra được lắp chính xác. Tuy nhiên, hóa ra bánh răng ban đầu đã bị mòn đến mức kích thước ước tính của bánh răng quá nhỏ.  

Thiệt hại đối với thành phần ban đầu lớn đến mức người ta thậm chí không thể xác định kích thước một cách chính xác. Nguồn: Dr. Jörg Pühler

Kiểm tra phụ tùng in 3D: Liệu nó có vượt qua được bài kiểm tra độ bền không?

Chỉ có một tham số trong mô hình CAD phải được thay đổi, sau đó phiên bản thứ hai nhanh chóng được gửi đi để in.  Mẫu thứ hai cũng chạy khá tốt và vượt qua bài kiểm tra độ bền ngắn. Tuy nhiên, khi nó bắt đầu bị trục trặc nhẹ ở số vòng quay thấp, phiên bản thứ ba với mô đun bánh răng có răng điều chỉnh và góc xoắn cao đã phải được thực hiện. Mẫu thứ ba hoạt động hoàn hảo và gắn kết một cách chính xác.
 
Một lợi thế lớn của sản xuất bồi đắp là các thay đổi có thể được thực hiện nhanh chóng và tốn ít công sức. Sự thích ứng của mô hình kỹ thuật số và cũng như quy trình đặt hàng trực tuyến thuận tiện và sản xuất nhanh chóng làm cho nó có thể thực hiện các điều chỉnh của nguyên mẫu và phụ tùng thay thế một cách nhanh chóng và hiệu quả về chi phí.
 
Khó khăn đối với việc sản xuất phụ tùng thay thế bằng phương pháp in 3D thường là việc tạo ra một mô hình 3D phù hợp. Trên Internet, có rất nhiều hướng dẫn và công cụ trực tuyến miễn phí để tạo các mô hình CAD. Trên trang web của igus cũng có một số cấu hình CAD miễn phí mà người dùng thiếu kinh nghiệm có thể sử dụng cho bánh răng, ổ trục và đai ốc vít hình thang, trong số những thứ khác. Những người không muốn tự mình làm công việc này có thể tìm trợ giúp về thiết kế phụ tùng in 3D trên trang web của các xưởng trực tuyến dành cho người nghiệp dư và các sáng kiến sửa chữa khác.  

Giàn thử nghiệm - thử nghiệm bánh vít in 3D làm bằng iglidur I6 Nguồn: Dr. Jörg Pühler

Phụ tùng in 3D chất lượng tốt đáng kinh ngạc cho những chiếc xe cổ

Sau khi trục được kiểm tra kỹ lưỡng trên giàn thử nghiệm, nó được lắp vào đồng hồ tốc độ, đến lượt nó lại được lắp vào chiếc xe cổ. Một lợi thế đáng kể của iglidur® i6 là nhờ chất bôi trơn rắn tích hợp trong nhựa, nhờ chúng mà người dùng không phải bôi trơn các linh kiện - ngay cả khi các linh kiện tương tác được làm bằng kim loại. 

Sau khi được sử dụng hơn 2.000 dặm, bánh răng côn được in tiếp tục ở trạng thái tốt mà không có bất kỳ dấu hiệu hao mòn rõ ràng nào. Các dấu vết mài mòn kim loại nhỏ có thể nhìn thấy trong hình là do bánh răng dẫn động trục vít gây ra trong giai đoạn bắt đầu thử nghiệm nhưng chúng không thay đổi đáng kể trong quá trình sử dụng tiếp theo.

Ngay cả sau khi 2.000 dặm, bánh vít cho thấy không có dấu hiệu mài mòn. Nguồn: Dr. Jörg Pühler