Le ruote dentate di ricambio sono soggette a sollecitazioni elevate

• Cosa serviva: ingranaggi speciali per riparare i servomotori nei cannoni ad acqua montati sul tetto delle autopompe dell'aeroporto 
• Metodo di produzione: sinterizzazione laser
• Requisiti: convenienza, resistenza
• Materiale: iglidur® i3
• Settore: veicoli commerciali
• Successo per il cliente: le ruote dentate resistono a sollecitazioni elevate e sono state usate per riparare altri veicoli. La società è riuscita a evitare il faticoso lavoro richiesto per la sostituzione dei servomotori completi.

Il reparto antincendio interno di Fraport AG garantisce la sicurezza nell'aeroporto di Francoforte. In aeroporto, le autopompe sono dotate di cannoni ad acqua montati sul tetto che utilizzano un servomotore per modificare l'angolazione dell'ugello. Poiché l'angolazione varia durante l'erogazione, il carico sul servomotore è notevole. Dopo dieci anni di impiego, le ruote dentate precedentemente installate nel cannone si sono consumate, rendendo necessaria la sostituzione e l'intervento di riparazione.
 

Per riparare i servomotori nel cannone ad acqua montato sul tetto delle autopompe da aeroporto, i vigili del fuoco interni di Fraport AG avevano bisogno di ruote dentate individuali resistenti a carichi elevati.

Problema da risolvere

Le ruote dentate in polimero lavorate a macchina nel servomotore del cannone ad acqua montato sul tetto si erano usurate dopo dieci anni di funzionamento e dovevano essere sostituite. Il produttore ha consigliato di sostituire l'intero servomotore, con costi però molto elevati. La produzione di ruote dentate speciali con i metodi convenzionali è spesso dispendiosa e, data la geometria complessa, non sempre possibile. 

Soluzione

I tecnici addetti alla manutenzione dei vigili del fuoco interni di Fraport AG hanno trovato una soluzione ideale nel polimero SLS iglidur I3: come metodo di produzione, la stampa 3D consente di produrre parti individuali e speciali in modo veloce ed economico. Sviluppati appositamente per applicazioni gravose nelle macchine, i polimeri iglidur contengono lubrificanti solidi che li rendono più durevoli e riducono il lavoro/le spese di manutenzione. Le ruote dentate iglidur stampate hanno soddisfatto le aspettative e vengono ora impiegate anche in altri veicoli all'aeroporto.  

Le ruote dentate sono installate in servomotore del cannone ad acqua montato sul tetto. Questo motore modifica l'angolazione dell'ugello di spruzzo.

I cannoni ad acqua montati sul tetto delle autopompe da aeroporto devono resistere a sollecitazioni elevate quando spruzzano acqua.

L'aeroporto di Francoforte è il più grande in Germania.  E anche a livello internazionale è uno dei principali aeroporti in Europa per il traffico di passeggeri e merci.  Con circa 81.000 dipendenti in circa 450 aziende, è il luogo di lavoro più grande in Germania ed è un catalizzatore per altre aziende nell'importante area economica Reno-Meno.  Data l'elevata densità di aerei, veicoli commerciali e auto private, i vigili del fuoco dell'aeroporto sono sempre impegnati. Per soddisfare i tempi di risposta previsti dalla legge, i vigili del fuoco devono essere in grado di raggiungere entro tre minuti qualunque punto dell'area di stazionamento. Il personale e l'equipaggiamento tecnico delle tre stazioni dei vigili del fuoco sulla superficie dell'aeroporto sono quindi importanti.
 
Tra gli oltre 115 veicoli dei vigili del fuoco sulla superficie dell'aeroporto vi sono quattordici veicoli antincendio.  Con i cannoni ad acqua montati sul tetto, spruzzano almeno 5.300 litri d'acqua a una distanza di 80 metri in un solo minuto. Di conseguenza il carico sui servomotori di questi cannoni è molto elevato in quanto controllano l'altezza del getto d'acqua cambiando l'angolazione dell'ugello.  

Poiché l'altezza viene modificata mentre l'acqua viene erogata, le sollecitazioni delle ruote dentate sono considerevoli.

Ruote dentate stampate in iglidur I3: impiegate con successo in veicoli antincendio da aeroporto

Due ruote dentate speciali di plastica robusta sono installate nel servomotore. Dopo dieci anni di utilizzo, i componenti risultavano usurati. I cannoni ad acqua montati sul tetto necessitavano di manutenzione. Il produttore del veicolo ha suggerito ai tecnici addetti alla manutenzione di sostituire l'intero servomotore, tuttavia ciò comportava costi ingenti. Invece di sostituire tutto il servomotore, che tra l'altro funzionava perfettamente, i progettisti hanno deciso di provare un approccio diverso: tramite una ricerca su Internet, hanno scoperto la possibilità di far realizzare delle ruote dentate durevoli da igus con il metodo di stampa 3D, e hanno deciso di testare il materiale plastico resistente all'usura iglidur i3. La progettazione delle ruote dentate è stata eseguita con il configuratore CAD online disponibile gratuitamente. Questo consente di creare modelli per ruote dentate in stampa 3D in modo rapido e semplice.

La produzione con il metodo SLS si è svolta in meno di tre giorni, quindi i vigili del fuoco hanno potuto avviare rapidamente i test sulle nuove ruote dentate. I test hanno dimostrato che le ruote dentate iglidur i3 erano in grado di resistere alle sollecitazioni elevate cui erano sottoposte. Gli addetti alla manutenzione sono quindi stati in grado di ordinare le ruote dentate anche per altri veicoli. Essendo rimasto soddisfatto della qualità dei materiali e dell'assistenza rapida, il comando dei vigili ha richiesto immediatamente la stampa e il test su un componente supplementare per il controllo delle porte automatiche delle autopompe in aeroporto. Anche questa applicazione realizzata in stampa ha soddisfatto i requisiti e viene ora implementata dai vigili del fuoco dell'aeroporto di Francoforte.

Per la stampa 3D delle ruote dentate non vi sono quasi restrizioni riguardo alla geometria. Con il nostro servizio di stampa 3D è possibile stampare economicamente ruote dentate in quantità da 1 a 10.000 in 1 - 3 giorni.

Perché stampare ruote dentate nel materiale iglidur I3?

I materiali iglidur appositamente sviluppati per la produzione di parti di macchine in movimento sono caratterizzati da una resistenza all'usura molto elevata e da lubrificanti solidi incorporati. Vengono usati per produrre componenti mediante lo stampaggio a iniezione, la produzione additiva e la lavorazione a macchina di barre semilavorate. iglidur I3 è stato sviluppato come polimero in polvere per realizzare parti mediante la sinterizzazione laser ed è caratterizzato da robustezza e da un'elevata resistenza all'usura. Non per niente questo materiale è in assoluto il più venduto tra i materiali per la stampa 3D di igus.
 
Grazie alle sue proprietà meccaniche, iglidur I3 è ideale per ingranaggi a denti ritti e a coppia conica nonché per tutti gli altri tipi di ruote dentate. iglidur I6 è raccomandato solo per la stampa 3D di ruote a vite senza fine, in quanto questo polimero è stato sviluppato per una migliore capacità di scorrimento. La durata della ruota dentata stampata in iglidur I3 a seconda dei parametri dell'applicazione immessi può essere determinata online in modo facile e veloce con il calcolatore della durata d'esercizio per ruote dentate. La durata d'esercizio molto lunga delle ruote dentate in iglidur I3 rispetto alle normali ruote dentate di plastica è stata testata e comprovata nel nostro laboratorio di prova.  
 
Uno dei maggiori vantaggi della stampa 3D come metodo di produzione di ruote dentate è la flessibilità relativa alla geometria del fondo del dente. Il raggio del fondo del dente può essere ottimizzato, migliorando la durata d'esercizio della ruota dentata. In caso di produzione meccanica, una simile ottimizzazione di solito non è possibile a causa della dimensione dello strumento. Per progettare le ruote dentate direttamente con il fondo del dente ottimizzato, raccomandiamo il nostro configuratore CAD gratuito.