Impression 3D pour une machine à café automatique : longue durée de vie pour le réglage automatisé de la hauteur du plateau à tasses

• De quoi avait-on besoin ? Composants pour le mécanisme d'un réglage automatique de la table à tasses d'une machine à café entièrement automatique.
• Procédé de fabrication : frittage sélectif par laser
• Exigences : Conformité alimentaire, stabilité, résistance, bonnes propriétés de fonctionnement, respect des dimensions.
• Matériau : iglidur i6
• Branche : technique de distributeurs automatiques
• Succès grâce à la collaboration : haute résistance à l'abrasion, ténacité et durée de vie.

L'application en un coup d'œil :
Jusqu'à présent, l'adaptation de la table à tasses des machines à café entièrement automatiques à la taille des tasses se faisait à la main. Pour un réglage entièrement automatisé de cette table, l'équipe de projet de l'école de construction mécanique d'Ansbach a développé une table à tasses mobile motorisée avec un réglage en hauteur commandé par des capteurs. Un moteur, une traverse imprimée en 3D et une broche imprimée en 3D ont été utilisés pour la mécanique du réglage en hauteur. Les composants imprimés en 3D, fabriqués en matière plastique haute performance iglidur i6, présentent de très bonnes propriétés de fonctionnement ainsi qu'une résistance et une durée de vie élevées.

Jusqu'à présent, la hauteur de la table à tasses d'une machine à café automatique était toujours ajustée manuellement en fonction de la taille des tasses, d'où la recherche d'une solution automatique pour le réglage. Une équipe de l'école de construction mécanique d'Ansbach a développé un mécanisme motorisé pour un réglage en hauteur commandé par des capteurs, dont le concept "traverse - broche" nécessitait encore de trouver les matériaux adéquats. L'exigence posée au concept était une très bonne qualité de fonctionnement entre la traverse et la broche ainsi qu'une précision dimensionnelle fiable afin de respecter les dimensions à l'intérieur de la machine à café automatique. En même temps, les matériaux devaient être conçus pour le contact alimentaire et le poids total de la ou des tasses.

L'équipe du projet a trouvé le partenaire idéal en la personne d'igus GmbH de Cologne. En collaboration avec le responsable de la fabrication additive Tom Krause, l'équipe a d'abord réussi à fabriquer un prototype pour le concept mécanique par impression 3D. Pour ce faire, l'équipe a utilisé le polymère haute performance iglidur i6, spécialement développé par igus pour le frittage laser, qui l'a convaincue en particulier par sa grande résistance, sa stabilité dimensionnelle et ses propriétés de fonctionnement. Après avoir retravaillé et amélioré le concept, tous les composants qui s'y trouvaient ont été commandés via le service d'impression 3D. Outre les caractéristiques déjà mentionnées, le mécanisme a su convaincre par sa grande résistance à l'abrasion et la précision des détails. Le fait que le procédé de frittage laser ne nécessite aucun outillage et que les composants puissent être fabriqués efficacement à partir d'une seule pièce a également été particulièrement utile.

Le terme de machine à café automatique désigne principalement le processus entièrement automatisé de préparation du café. Jusqu'à présent, le problème de la table à tasses intégrée, qui doit être réglée à différentes hauteurs en fonction de la taille des tasses, était résolu manuellement. Pour que la machine à café automatique mérite son nom, une équipe de projet de l'école de construction mécanique d'Ansbach a développé un réglage automatique et confortable de la table à tasses. Celle-ci détermine le réglage en hauteur grâce à des capteurs qui mettent ensuite en mouvement un mécanisme motorisé fixé à la tringlerie de la table à tasses et composé d'une broche et d'une traverse imprimées en 3D. Les capteurs mesurent la distance entre le bord supérieur de la tasse et le bord inférieur du bec verseur et détectent la hauteur des tasses transparentes et opaques. Un logiciel permet ensuite de commander le moteur jusqu'à ce que la distance prédéfinie soit atteinte.

Pour la mécanique, on a utilisé le plastique iglidur i6 optimisé sur le plan tribologique, qui présente une grande résistance à l'abrasion. Le comportement de roulement entre la broche et la traverse a été l'un des points décisifs pour lesquels l'équipe de projet a opté pour ce matériau. Les matériaux d'igus sont justement d'une grande importance pour la technique des automates. Grâce aux lubrifiants solides intégrés, aucune lubrification de l'extérieur n'est nécessaire. Cela permet notamment un fonctionnement hygiénique. Le matériau spécialement développé pour le frittage laser a une durée de vie nettement plus longue que les plastiques traditionnels.