Bicicletas eléctricas silenciosas con piñones impresos en 3D

• Qué se necesitaba: Piñón de plástico
• Método de fabricación:  Sinterización selectiva por láser
• Requisitos: Alta resistencia al desgaste, buenas propiedades de deslizamiento, larga vida útil
• Material: iglidur I3
• Sector: Sector de la bicicleta
• Beneficios para el cliente: Configuración rápida del componente mediante el servicio de impresión 3D online, funcionamiento más silencioso que su alternativa en metal

Descripción de la aplicación:
Las bicicletas eléctricas cada vez son más ligeras y silenciosas. Durante el funcionamiento, el motor apenas emite ruido. Sin embargo, los inventores ingeniosos, como Lars Hartmann, de Reichshof, no se conforman con eso. Para él, el ruido de la cadena de la bicicleta era demasiado fuerte. Un piñón metálico servía de rodillo guía para evitar que la cadena chocara con el bastidor. Mientras buscaba una solución, se acordó de una solución de igus que vio en una feria: el servicio de impresión 3D, que fabricaba componentes individuales de forma rentable con una impresora 3D.
 

El piñón de plástico impreso en 3D de iglidur I3 en uso

Problema

El piñón metálico estándar de la bicicleta eléctrica generaba mucho ruido. Su función era actuar como guía de la cadena para evitar que chocara con el cuadro, pero los ruidos de fricción hacían que pareciera que fuera un tractor en vez de una bicicleta eléctrica. Por ello, Lars Hartmann se propuso encontrar un material que tuviera las mismas propiedades de funcionamiento que el piñón metálico, pero con un ruido mucho menor. El material también debía tener buenas características de deslizamiento, una larga vida útil y una alta resistencia al desgaste en interacción con el metal.

Solución

En el curso de su trabajo para VMA Getzmann GmbH, un fabricante de agitadores, dispersores y sistemas de molienda fina ya había probado piezas de máquinas fabricadas con el servicio de impresión 3D de igus. Los resultados fueron tan buenos que inmediatamente pensó en piezas impresas para su bicicleta eléctrica. Para este manitas empedernido fue la solución perfecta: «El piñón metálico estándar generaba mucho ruido. Lo hemos reproducido y hecho imprimir en iglidur I3 por igus. Desde la idea hasta la pieza, todo fue sencillo y pasó muy rápido. Utilizamos el  servicio de impresión 3D para cargar los datos necesarios, elegir el material y pedir la cantidad necesaria». El piñón se ha utilizado en dos bicicletas durante varios meses. El ruido de fondo se ha reducido considerablemente y Lars Hartmann está my satisfecho.

Resistencia al desgaste y robustez óptimas

El material utilizado, iglidur I3, es adecuado tanto para aplicaciones industriales como para pequeñas series. Tiene una buena resistencia al desgaste y robustez y se procesa mediante sinterización selectiva por láser (SLS).

igus también ha desarrollado el material iglidur I6 para las más altas exigencias de resistencia al desgaste y larga vida útil. Este polímero de alto rendimiento supera las pruebas de los engranajes fresados de materiales comunes como el POM y el PBT. La prueba se realizó en una rueda helicoidal con un par de 5 Nm y una velocidad de 12 r.p.m. La rueda dentada de material SLS iglidur I6 solo presentaba un ligero desgaste tras un millón de ciclos (prueba de rotura) y estaba en perfecto estado de funcionamiento. Era claramente superior a los engranajes fresados, ya que los engranajes de POM estaban completamente desgastados después de 621.000 ciclos, y los de PBT se rompieron después de 155.000 ciclos. También se probó un engranaje de material SLS PA12. Sin embargo, se detuvo después de solo 521 ciclos debido a la alta fricción.

Izquierda: engranaje de POM, falla después de 621.000 ciclos
Derecha: engranaje de iglidur® I6, bajo desgaste después de un millón de ciclos

Configuración fácil

Al mismo tiempo, los ingenieros también se benefician del configurador de engranajes de igus, que permite configurar los engranajes o las ruedas dentadas de forma personalizada, incluso en dimensiones poco habituales. En pocos pasos, el usuario solo tiene que especificar los datos de su engranaje (como el módulo de dientes, el número de dientes, la anchura y el diámetro interior). Esto genera automáticamente un modelo 3D que puede exportarse como archivo STEP. Al subir este archivo al servicio de impresión 3D de igus, permite pedir directamente el engranaje configurado hecho de iglidur i6, un material SLS extremadamente duradero para engranajes. Con un solo clic, el usuario puede pedir su engranaje (sin cantidad mínima de pedido) o solicitar un presupuesto. En tres días, la pieza hecha a medida está lista para su envío.

 

Configuración sencilla de engranajes con el configurador de engranajes de igus