Kettingtandwielen geprint in 3D laten e-bikes fluisteren

• Wat er nodig was: kunststof rondsel
• Productiemethode: selective lasersintering
• Vereisten: hoge slijtvastheid, goede glij-eigenschappen, lange levensduur
• Materiaal: iglidur I3
• Industrie: fietsensector
• Succes door samenwerking: snelle configuratie van het component in de online 3D-printservice, stillere werking dan bij metaal

De applicatie in één oogopslag:
elektrische fietsen worden steeds lichter en ook heel stil. Tijdens de werking zijn er amper motorgeluiden. Echter, vindingrijke uitvinders zoals Lars Hartmann van Reichshof zijn daar niet tevreden mee. Hij vond de fietsketting te luid. Een metalen tandwiel, dat fungeerde als geleiderol voor de ketting om te voorkomen dat deze tegen het frame liep, was zeer luid. Op zoek naar een remedie, herinnerde hij zich een aanbod van igus dat hij was tegengekomen op een vakbeurs: de 3D-printservice, dat individuele componenten kosteneffectief produceert middels een 3D-printer.
 

Het 3D-geprinte kunststof rondsel van iglidur I3 in gebruik

Probleem

Het standaard metalen kettingtandwiel maakte zeer veel geluid tijdens het draaien op de elektrische fiets. Het tandwiel was de geleiderol van de ketting zodat dit niet tegen het frame zou komen. De wrijvingsgeluiden echter zorgden ervoor dat de e-bike als een tractor klonk. Daarom ging Lars Hartmann op zoek naar een materiaal dat dezelfde loopeigenschappen had als het metalen tandwiel, maar dat significant stiller was. Andere vereisten voor het materiaal waren goede glij-eigenschappen en een lange levensduur, evenals een hoge slijtvastheid bij interactie met metaal.

Oplossing

In het kader van zijn werk voor VMA Getzmann GmbH, fabrikant van roer-, dispergeer- en fijnmaalsystemen, testte hij machineonderdelen die igus met de 3D-printservice had geproduceerd. De resultaten waren zo goed dat Lars Hartmann de geprinte onderdelen ook overwoog voor zijn e-bike. Het was de perfecte oplossing voor de hobbyist: "Het standaard metalen rondsel genereert veel bedrijfsgeluid. We tekenden het en het werd door igus geprint in iglidur I3. Het onderdeel verkrijgen was eenvoudig en snel. We hebben de 3D-printservice gebruikt om de relevante gegevens te uploaden, het materiaal te kiezen en de hoeveelheid te bestellen." Het kettingtandwiel wordt al enkele maanden in twee fietsen gebruikt - en het geluidsniveau is aanzienlijk gedaald, zegt Hartmann met genoegen.

Optimale coëfficiënten voor slijtage en stabiliteit

Het gebruikte materiaal, iglidur I3, is natuurlijk ook geschikt voor industriële toepassing en massaproductie. Het is bijzonder aantrekkelijk vanwege haar lage slijtagewaarden en hoge stabiliteit en wordt verwerkt middels selectieve lasersintering (SLS).

Daarnaast heeft igus het materiaal iglidur I6 ontwikkeld voor bijzonder hoge eisen ten aanzien van slijtage en voor een lange levensduur. In testen verslaat het hoogwaardige kunststof bewerkte tandwielen gemaakt van gangbare materialen zoals POM en PBT. Een wormwiel met een koppel van 5 Nm en 12 tpm werd getest. Het tandwiel gemaakt van het iglidur I6 lasersintermateriaal vertoonde lichte slijtage na een miljoen cycli, toen de test voltooid was, en was nog steeds volledig functioneel. Dat was aanzienlijk beter dan machinaal bewerkte tandwielen – POM-tandwielen vertoonden totale slijtage na 621.000 cycli, terwijl gefreesde PBT-tandwielen al na slechts 155.000 cycli kapot gingen. Ook onderdeel van de test: een tandwiel gemaakt van het PA12 lasersintermateriaal. Zijn hoge wrijvingscoëfficiënt zorgde ervoor dat dit na 521 cycli stopte.

Links: POM tandwiel, defect na 621.000 cycli
Rechts: iglidur® I6 tandwiel, weinig slijtage na 1 miljoen cycli

Gemakkelijk te configureren

Tegelijkertijd profiteren ontwerpers van de igus tandwielconfigurator, waarmee aangepaste tandwiel- of kettingwielconfiguraties mogelijk zijn, zelfs in ongebruikelijke afmetingen. In een paar stappen hoeft de gebruiker alleen de gegevens van zijn tandwiel in te voeren (tandmodule, aantal tanden, breedte en binnendiameter, enz.). Dit genereert automatisch een 3D-model dat kan worden geëxporteerd als een STEP-bestand. Door het bestand te uploaden naar de 3D-printservice van igus kunnen de geconfigureerde tandwielen gemaakt van het extreem duurzame iglidur i6 lasersintermateriaal voor tandwielen direct worden besteld. Met één klik kan de gebruiker zijn tandwiel bestellen (geen minimum bestelhoeveelheid) of een offerte aanvragen. Binnen slechts drie dagen is het op maat gemaakte onderdeel klaar voor verzending.

 

Gemakkelijke configuratie van tandwielen met de igus tandwielconfigurator