Des roues dentées imprimées améliorent les tolérances pour des objets en suspension dans une vitrine

• Solution requise : roues dentées aux tolérances précises
• Mode de fabrication : frittage sélectif par laser (FSL)
• Exigences : absence d'entretien, faible niveau sonore, bon fonctionnement
• Matériau : iglidur i3
• Secteur : design de meubles
• Acquis de la coopération : composants sans entretien rotation des objets sans vibrations et avec peu de bruit, illusion pouvant être maintenue

 

L'amélioration des tolérances passées de 0,2 mm à 0,1 mm grâce à la précision de l'impression chez igus permet un fonctionnement sans frottement et presque sans bruit.

L'application en bref :
la société belge Levita s'est donné pour mission de présenter des produits de grande qualité tels que montres, téléphones portables, lunettes ou bijoux d'une manière très particulière. Pour cela, elle a conçu une vitrine qui fait « flotter » les objets de taille moyenne par deux mouvements linéaires et une rotation tout en tournant les objets de 360° sur leur propre axe. Pour les mouvements linéaires et la rotation sans vibrations du mécanisme, elle avait besoin de composants optimisés en termes de glissement pour assurer l'illusion d'objets flottants.

L'illusion de l'objet qui flotte peut être créée avec deux mouvements linéaires et une rotation.

Problème

Pour ce type original de présentation de produits, l'entreprise avait besoin d'un mécanisme fiable. Éviter l'effet de stick-slip était l'un des plus gros problèmes. Le mécanisme devait aussi être fait de composants sans entretien au fonctionnement extrêmement peu bruyant. Les roues dentées imprimées utilisées au début n'avaient pas de tolérances suffisantes et généraient de ce fait des vibrations importantes.
 

Solution

En faisant appel à différents produits igus, il a été possible de mettre au point et de produire pour la vitrine un mécanisme sans frottement qui supprime les vibrations rencontrées au début et soit peu bruyant. L'effet de stick-slip a aussi pu être éliminé. Pour le système de rotation, Levita a utilisé une couronne d'orientation iglidur® PRT-01 et des roues dentées imprimées en iglidur i3, un polymère optimisé en termes tribologiques. Les tolérances améliorées (0,1 mm au lieu de 0,2 mm) et la précision de l'impression FSL ont permis de réduire considérablement les vibrations. L'illusion d'optique consistant à voir les objets flotter lentement reste donc. En plus des bonnes caractéristiques mécaniques des pièces igus, la présence de lubrifiants solides intégrés à celles-ci s'avère aussi avantageuse puisqu'elle permet un fonctionnement sans entretien et sans effet de stick-slip.

Le frittage sélectif par laser chez igus et son utilisation pour des pièces filigranes

Le service impression 3D igus propose deux méthodes pour la fabrication additive de pièces, le modelage par dépôt de matière fondue (FDM) et le frittage sélectif par laser (FSL). Lors du frittage sélectif par laser, un laser chauffe la poudre placée sur une plateforme, au point par point en des endroits donnés, les particules fusionnant mécaniquement entre elles pour donner un objet préalablement défini. Une raclette répartit de nouveau la poudre après la fusion de chaque couche. Ce processus se fait sans outillage, ce qui se reflète tant dans le prix que dans la vitesse de fabrication. Les pièces fabriquées en procédé FSL se distinguent par une grande précision dimensionnelle, une grande solidité et une bonne adhérence entre les couches. Pour la vitrine « The Box » de Levita, le rendu des détails par l'impression était très important. Sans cette précision, le passage de la tolérance de 0,2 mm à 0,1 mm n'aurait pas été possible.

Exemple de roue dentée imprimée en iglidur i3.

iglidur i3, iglidur i6, iglidur i8-ESD : des roues dentées imprimées de tout type chez igus

Les matériaux FSL en polymères hautes performances permettent d'obtenir des roues dentées ayant une durée de vie jusqu'à cinq fois supérieure à celle de roues dentées fraisées en polymères courants. Grâce au laboratoire de tests igus, ces résultats ont pu être confirmés à répétition par des essais réalistes. Les résultats de ces tests ont aussi permis de définir des domaines d'utilisation différents pour les matériaux iglidur i3, iglidur i6 et iglidur i8-ESD. C'est ainsi que l'iglidur i3 convient mieux aux roues droites et aux roues coniques en raison de sa plus grande solidité. Son traitement détaillé et ses surfaces exactes prêchent aussi pour son utilisation pour toutes les autres formes de roues dentées. Comme l'iglidur i3, l'iglidur i6 a aussi un glissement optimal et est surtout recommandé pour les engrenages à vis sans fin. L'iglidur i8-ESD est utilisé quand les roues dentées doivent avoir des propriétés ESD. Lors de leur utilisation dans des machines ATEX par exemple. Les résultats obtenus dans le laboratoire igus fournissent non seulement des informations sur les différents domaines d'utilisation, ils servent aussi de base pour l'outil en ligne de calcul de la durée de vie des roues dentées. Sur la base de données empiriques, les client.e.s peuvent calculer facilement, en ligne, la durée de vie exacte de leur application à roue dentée à l'aide de leurs propres paramètres.
 

Essais de roues dentées dans le laboratoire de tests : en oscillation à 1440° : 64 tr/min, M = 2,25Nm, z = 30, m = 1, b = 6mm | Ordonnée : cycles avant rupture | Abcisse : matériaux testés 1. iglidur i3 (imprimé) 2. iglidur i8-ESD (imprimé) 3. POM (fraisé) 4. iglidur i6 (imprimé) 5. iglidur i190 (imprimé) 6. PLA (imprimé) 7. PETG (imprimé) 8. SLA