Запасные части в ходе эксплуатации выдерживают большие нагрузки

• Что требовалось: долговечные специальные редукторы для ремонта серводвигателей в водяных пушках на крыше пожарных машин аэропорта 
• Метод изготовления: лазерное спекание
• Требования: экономичное изготовление, высокая отказоустойчивость
• Материал: iglidur® i3
• Отрасль: коммунальные машины
• Успех благодаря сотрудничеству: шестерни выдерживают высокие нагрузки и использовались для ремонта дополнительных транспортных средств. Компания смогла обойтись без дорогого ремонта, когда требовалась замена сервоприводов в сборе.

Пожарная служба Fraport AG обеспечивает пожарную безопасность в аэропорту Франкфурта-на-Майне. Ее пожарные машины в аэропорту оснащены водометами на крыше, которые используют серводвигатель для изменения угла струи воды. Поскольку угол также изменяется во время подачи струи воды, то серводвигатель испытывает значительные нагрузки. После десяти лет службы механизмы водяной пушки износились, поэтому указанные приспособления требовали ремонта.
 

Для ремонта водяных пушек на крышах пожарных машин аэропорта требовались зубчатые передачи в специальном исполнении, которые способны выдерживать высокие нагрузки.

Проблема

Изготовленные механическим способом полимерные зубчатые передачи в конструкции сервомотора водяной пушки на крыше пожарного автомобиля за десять лет эксплуатации износились и требовали ремонта. Производитель рекомендовал произвести замену серводвигателя в сборе, однако, это было слишком дорого. Изготовление специальных зубчатых передач в рамках традиционных методов оказалось экономически не оправданным и не всегда реализуемым в силу сложной геометрии компонентов. 

Решение

Специалисты сервисной службы местной пожарной команды Fraport AG нашли идеальное решение, применив SLS полимер iglidur I3: в качестве способа изготовления 3D-печать позволяет изготавливать индивидуальные и специальные компоненты не дорого и быстро. Специально разработанные для требовательного оборудования полимеры iglidur содержат твердые смазочные вещества, поэтому они долговечные и не требуют интенсивного обслуживания/значительных затрат. Изготовленные на 3D-принтере зубчатые передачи из материала iglidur оправдали ожидания пользователей и сегодня применяются для других транспортных средств аэропорта.  

Зубчатые передачи в составе серводвигателя для водяной пушки на крыше. Данный двигатель служит для изменения наклона струи воды.

Установленные на крышах пожарных машин аэропорта водяные пушки призваны выдерживать значительные нагрузки.

Аэропорт Франкфурта-на-Майне - крупнейший аэропорт Германии.  Он также входит в число крупнейших международных аэропортов Европы по числу пассажиров и перевозимым грузам.  81 000 сотрудников примерно в 450 компаниях, крупнейший местных работодатель в Германии и объект интереса для других компаний в экономически важном регионе Райн-Майн.  Здесь огромное количество самолетов, автомобилей специальных служб и частных легковых автомобилей, у пожарной бригады всегда есть работа. Для соблюдения предписанных сроков готовности пожарные должны в течение трех минут добраться до любого места аэропорта. Персонал и техническое оснащение трех пожарных частей на территории аэропорта соответственно важны для его эксплуатации.
 
Среди более 115 автомобилей пожарной службы на территории аэропорта 14 автомобилей для тушения пожара.  Из водяных пушек, установленных на крышах пожарных машин они способны подать не менее 5 300 литров воды на расстояние 80 метров за одну минуту. Соответственно нагрузка на серводвигатели этих пушек очень высокая, поскольку высота струи воды регулируется за счет изменения угла наклона форсунки.  

При изменении высота в момент подачи воды под давлением зубчатые передачи испытывают ощутимую нагрузку.

Зубчатые передачи из материала iglidur I3: успешно применяются в пожарных автомобилях аэропорта

Две зубчатые передачи, изготовленные из прочного специального полимера, эксплуатировались в составе узла сервопривода. После десяти лет эксплуатации они износились, в результате возникла потребность в техническом обслуживании водяных пушек, устанавливаемых на крыши пожарных автомобилей. Производитель транспортного средства предложил техническим специалистам произвести замену сервопривода в сборе, однако, данное мероприятие оказалось дорогостоящим. Вместо полной замены серводвигателя, который в остальном сохранил функциональность, инженеры-конструкторы приняли решение прибегнуть к новому подходу: в результате поисков в сети интернет они нашли вариант решения - износостойкие шестерни от компании igus, изготовленные на 3D-принтере, решено было протестировать сопротивление износу полимера iglidur I3. Конструкционную модель шестерен они выполнили в среде бесплатного онлайн-конфигуратора для САПР. Программа позволяет быстро и легко создавать шаблоны для 3D-печати.

Изготовление по технологии SLS заняло менее трех дней, что означало, что пожарная бригада может быстро начать испытание обновленных зубчатых передач. Испытания показали, что зубчатые передачи из полимера iglidur I3 способны успешно выдерживать высокие нагрузки. Специалисты сервисной службы далее получили возможность разместить заказы на зубчатые передачи и для других автомобилей. Чрезвычайно удовлетворенные качеством материала и быстрым выполнением заказа, они сразу же решили заказать изготовление и испытание дополнительного компонента для управления пневматическим приводом дверей пожарных машин в аэропорту. Данный компонент, свойства которого также удовлетворяют всем требованиям, и изготовленный на 3D-принтере, сегодня установлен на автомобилях пожарной бригады аэропорта Франкфурта-на-Майне.

Для 3D-печати зубчатых передач, пожалуй, нет других ограничений, кроме соблюдения геометрии изделия. Предлагаемые нами услуги 3D-печати позволяют изготовить зубчатые передачи в количестве от 1 до 10 000 единиц недорого и экономически выгодно в течение 1 - 3 дней.

Почему приводные механизмы делают из материала iglidur I3?

Материалы iglidur специально разработаны для изготовления подвижных элементов машинного оборудования и отличаются высокой стойкостью к истиранию, в их составе имеются твердые смазочные вещества. Указанные полимеры применяются для изготовления компонентов методом литья под давлением, в процессе аддитивного производства и механической обработки пруткового материала. iglidur I3 разработан в форме полимерного порошка для изготовления компонентов методом лазерного спекания и характеризуется высокой износостойкостью и прочностью. Не случайно материал пользуется наибольшим спросом среди полимеров igus для 3D-печати.
 
Благодаря механическим свойствам iglidur I3 особенно подходит для изготовления цилиндрических зубчатых передач и косозубых конических зубчатых передач, а также для зубчатых передач любых форм. iglidur l6 рекомендован исключительно для 3D-печати червячных колес, поскольку данный полимер разрабатывался для улучшения свойств скольжения. Сколько прослужит созданная в процессе 3D-печати из материала iglidur I3 деталь с учетом указанных параметров оборудования можно быстро и просто определить в режиме онлайн, перейдя в калькулятор срока службы зубчатых передач . Длительный срок службы зубчатых механизмов из материала iglidur I3 в сравнении с обычными полимерами подтвержден испытаниями в нашей тестовой лаборатории.  
 
Одно из исключительных преимуществ 3D-печати как способа изготовления зубчатых механизмов заключается в гибкости при формировании геометрии основания зуба. Можно улучшить радиус основания зуба и продлить срок службы зубчатого механизма. В случае механической обработки подобная оптимизация, как правило, не представляется возможной по причине размеров инструмента. Для конструирования зубчатой передачи непосредственно с улучшенной геометрией основания зуба мы рекомендуем использовать бесплатный CAD-конфигуратор.