精进技术，降低成本——采用3D打印和print2mold降低设备成本并延长滑动轴承的使用寿命

• 所需产品：具有特殊几何形状的滑动轴承
• 制造方法：选择性激光烧结和print2mold
• 要求：有铝作搭配材料时滑动性能良好，高速下具有高耐磨性，具有复杂的几何形状
• 所用材料：iglidur i3（SLS）和iglidur J2（p2m）
• 行业：废物分离装置
• 通过合作取得的成功：重载下使用寿命长，设备成本显著降低，设计自由度高

 
应用概览：
ZenRobotics是一家制造人工智能控制的工业废物分离系统的芬兰公司，它在全球范围内提供自动化、高质量、快速且安全的废物分离解决方案。废物分离设备的运行环境非常恶劣：灰尘和废物司空见惯。在这种情况下，这些设备必须要能快速可靠地分离废物。于是该公司开发了“FastPicker”系统，为此，他们需要一种能够承受轴向加速过程中产生的高扭力的滑动轴承。开发人员最终决定使用3D打印滑动轴承，并将其放置在带有凹槽轮廓的铝轴上以防止旋转。在有径向和轴向加速度的情况下，这种滑动轴承可以承受3m/s的线速度。由于3D打印的设计自由度很高，所以滑动轴承的几何形状可与带槽铝轴相匹配。下一步则是将注塑模具通过所谓的快速模具加工进行增材制造，以利用注塑成型的多种材料。
 

FastPicker在运行中。废物分类系统利用人工智能识别技术自动分离废物。

问题

ZenRobotics公司在测试其新型废物分离系统“FastPicker”时发现，如果滑动轴承的质心不在运动轴的中心，那么它将无法承受轴向加速过程中产生的扭力。本来，止动元件应该负责让旋转停下来。但是，由于负载过重，止动元件很快失效。除了止动元件外，该公司一开始也使用了 易格斯产品系列中的标准滑动轴承用于应对径向和轴向加速度。
 

解决方案

最终，他们使用了具有特殊几何形状的易格斯滑动轴承。一开始，这些滑动轴承采用高性能塑料iglidur I3通过激光烧结工艺制造，以确保轴承能安装在带槽铝轴上，从而中止旋转。但是后来，考虑到注塑成型的材料选择更多样，于是该公司转而采用快速模具工艺（即print2mold工艺）来制造轴承。使用这种工艺制造产品还可以节省高达80%的成本。几天内，注塑模具便可被生产出来，然后立即投入使用。此外，3D打印的高设计自由度也让它成为制造具有特殊几何形状的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，即它们都适用于小批量生产。当生产的产品数量在1万以内时，机加工注塑加工工艺的成本效益很低。相比之下，3D打印的制造速度快，而且通过这种方式制造的产品可立即投入使用，这在应用的测试阶段已得到证实。此外，3D打印部件可在1到3天内快速交付，而且用户可通过我们的在线3D打印服务轻松订购。ZenRobotics将第一个3D打印滑动轴承原型用在了带凹槽轮廓的铝轴上。该公司随后采用了print2mold工艺制作轴承，即通过3D打印生产注塑模具。这主要是因为材料种类多且注塑成型相关的设备成本低。最终，滑动轴承的制造材料采用的是iglidur J2。 以此项目为例，采用print2mold工艺制造部件的成本仅为激光烧结工艺的十分之一（前者成本约为5欧元/件，后者的成本约为49欧元/件），而且使用print2mold工艺制造100件产品就可收回工具成本。 iglidur J2这种材料的优点是它具有高韧性、良好的机械性能、高性价比和良好的耐介质性。此外，因为它内含固体润滑剂，所以由这种材料制成的滑动轴承无需外部润滑。

滑动轴承的几何形状防止带凹槽的铝轴旋转。

print2mold快速模具加工

3D打印注塑模具适用于对制造速度有严格要求的应用。根据不同的几何形状，打印过程只需大约12-24小时，而且打印出的工具可立即投入使用。因此，print2mold工艺也被称作快速模具加工，通过这种方式可以实现先进原型和小批量产品的低成本生产。与机加工注塑模具制造工艺相比，这种工艺最适合用于生产数量在1万件以内的产品制造。而且使用这种方式生产耐磨部件可以节省高达80%的成本。此外，与通过常规注塑工艺制造出的产品相比，print2mold注塑件的质量同样优质。使用print2mold工艺还有助于大大加快开发过程，同时它还保留了常规注塑成型工艺材料多样性的特点。
 

通过print2mold工艺完成从模具设计到成品注塑模具制作的整个过程。