完美連接:革命性技術與穩健工程的結合 GV3 直線導軌

2015 年初,東德初創公司 AIM3D 著手打造一款 3D 打印機,徹底改變 3D 打印世界,該打印機最終有可能成為每個工作台上的標準工具。在開發靈活且經濟高效的 3D 打印機的過程中,一個意想不到的挑戰是找到一家合適的供應商,提供滿足其需求的高質量線性引導系統。

AIM3D GmbH 的創始人均來自德國東海岸羅斯托克大學,旨在大幅降低金屬零件增材製造的成本。根據他們的經驗,由於材料和機器成本高昂,增材製造的廣泛使用迄今為止都失敗了。時至今日,許多 3D 打印機僅適用於單一材料,並且通常依賴昂貴的材料進行打印。“我們的目標是創造 21 世紀的‘''機床,它在任何公司中都佔有一席之地,就像 19 世紀的車床或銑削中心一樣,”機電一體化開發主管 Robert Radon 說道。

當 AIM3D 團隊開始構建其 3D 打印機 ExAM 255 的第一個原型時,他們相信找到適合其要求的線性導軌將是一件簡單的事情 - 這似乎並不是一項極其複雜的任務。然而,很快就發現事實並非如此“為了使打印過程盡可能準確,兩個打印頭即使在高速下也必須完美對齊,這一點至關重要。為了避免打印過程中的震動,打印床的支撐也必須確保其完全穩定”,工廠開發主管 Rene Zielke 解釋道。

“此外,由於升高和降低打印頭的機制是用戶和機器之間的可見界面,因此線性導軌的外觀和感覺都具有高品質對我們來說非常重要,”參與該打印機的 Zielke 補充道的發展從一開始。雖然 AIM3D 工程師的目標是大幅降低增材製造的成本,但他們不想通過犧牲質量來實現這一目標。然而,事實證明,以可接受的價格找到這種功能組合比預期更具挑戰性。他們考察了多家線性解決方案引導系統供應商,但沒有一家能完全滿足他們的高要求,直到他們遇到了 HepcoMotion。HepcoMotion 專注於高品質線性解決方案和自動化組件,今年慶祝成立五十週年,

高端工程

HepcoMotion 銷售代表 Mark Völkers 向 AIM3D 團隊推薦了最適合其應用的產品:“打印機中空間不大,導軌在高加速度下承受相當大的負載,同時仍需要可靠、準確地工作。在這裡,Hepco 的超薄軸承和 GV3 直線導軌系統中的 NV20 滑塊是最佳解決方案,”Völkers 解釋道。

HepcoMotion的超薄軸承直接安裝在兩個可更換的打印頭上,並與HepcoMotion的NV20滑塊一起確保打印頭以2.5 m/s的速度以絕對精度上下移動。xy運動由三個滾珠絲槓實現;兩個在 x 軸上,一個在 y 軸上。打印的 Z 軸運動通過兩個滾珠絲槓進行。ExAm 255 使用兩個打印頭,以便輕鬆應對可能的材料變化。在打印過程中,未使用的第二個打印頭不斷提升10毫米,因此不會與打印物體發生碰撞。

線性專家 HepcoMotion GV3 系列的一項重要優勢是能夠重新調整軸承,從而消除產品使用壽命期間因磨損而產生的遊隙。“因此,您無需拆卸和更換線性導軌和軸承,只需重新調整我們的軸承即可,這顯然更加省時且成本更低,”Völkers 補充道。“調整和重新調整的能力對我們來說極其重要,因為即使是微米範圍內的最小偏差在最終產品中也是不可接受的,”Zielke 補充道。

在這種經常存在污垢和碎片的環境中,GV3 的自清潔功能也是一個重要功能。

 

由於 V 形導軌的特殊形狀,在打印過程中污垢顆粒會通過軸承的運動不斷被推開。這種自清潔功能即使在印刷過程等骯髒環境中也能確保較長的系統壽命。“最終,我們完全被 Hepco 的產品說服了;質量和產品功能都是正確的。我們還發現,獲得可以進行實驗的樣品非常有幫助,這是我們沒想到的,因為我們還不是大宗買家,”Zielke 在解釋使用 Hepco GV3 系統的決定時說道。

ExAM255 的開發工作耗時兩年,但現在 AIM3D GmbH 已準備好進入批量生產,並正在等待其 CEM E-1 擠出機打印頭的專利。該打印機可以處理幾乎任何直徑最大為 3 毫米的注塑顆粒。“E-1 擠出機的真正特別之處在於,客戶無需購買昂貴的聚合物長絲或金屬粉末,”創辦該公司之前曾在大學擔任研究助理的 Radon 先生解釋道。使用標準注射顆粒的能力使該過程的成本大大降低。此外,相同的材料可用於原型和最終製造,從而使最終用戶從原型到成品的過渡更加經濟、更快。“在我看來,我們是迄今為止唯一一家開發出這種普遍適用的 3D 打印機的公司。雖然有一些可以使用聚合物顆粒,但它們不提供材料範圍內的選擇,這是我們系統的獨特功能,”Zielke 解釋道。

AIM3D打印機的一個顯著特點是打印過程中形狀與融合的分離。在打印過程中,只有熱塑性載體材料被熔化以賦予組件形狀。此後,可以在實際燒結過程之前對部件進行返工。這反過來又降低了後處理過程中的模具和加工成本。然後將粘合材料從熱塑性載體上移除(分兩階段過程),最後在烘箱中燒結,從而形成最終產品。

這些原型受到了好評,特別是來自普遍使用玻璃纖維填充塑料的汽車行業。在這個行業中,利潤率很低,並且需要不斷適應。我們擁有的 3D 打印機不再依賴自己的生態系統,而是使用現成的標準化材料和工具,從而有可能顯著降低增材製造的成本。作為該系統的核心部分,Hepco 的 GV3 已在原型機中運行良好一年多,並且 Hepco 將仍然是 AIM3D 在線性導軌系統方面的首選供應商。

“最終,我們完全被 Hepco 的產品說服了;質量和產品功能都是正確的。我們還發現,獲得可以進行實驗的樣品非常有幫助,這是我們沒有想到的,因為我們還不是大宗買家。”

雷內·齊爾克工廠開發主管

 

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