Impresión en 3D de un engranaje: un recambio que lo cambia todo

Qué se necesitaba: Engranaje de recambio para el motor de un tractor
Proceso de fabricación: sinterizado selectivo por láser
Requisitos: alta resistencia al desgaste, buenas propiedades de deslizamiento, buenas características mecánicas
Material: iglidur® i3
Industria: Vehículos comerciales
Éxito gracias a la cooperación: Costes de fabricación 10 veces más favorables que con los procesos de fabricación convencionales, componente complejo fabricado en una sola pieza, resistencia a la abrasión mejorada

La aplicación de un vistazo:
El equipo de limpieza de igus® utiliza un tractor para sus trabajos de esparcimiento y transporte. Después de algún tiempo, el engranaje utilizado como motor de arranque para el motor del tractor estaba tan desgastado que el tractor ya no podía arrancar. El fabricante no pudo proporcionar un repuesto, por lo que el tractor quedó fuera de servicio. Después de aproximadamente un año sin tractor, iba a ser desguazado. Sin embargo, el equipo de impresión 3D de igus® llegó poco antes y pudo reproducir el engranaje desgastado y roto e imprimirlo en sólo unas horas. Ahora, el tractor vuelve a funcionar de forma fiable gracias al engranaje fabricado con iglidur® i3, que tiene unas propiedades de deslizamiento significativamente mejores y una mayor resistencia al desgaste que el engranaje instalado anteriormente, fabricado con plástico normal.

Conseguir piezas de repuesto del fabricante original a menudo no es tan fácil como podría pensarse. Incluso en el caso del tractor utilizado por el equipo de limpieza de igus® para realizar diversas tareas, como la limpieza del suelo, el fabricante no pudo proporcionar un engranaje nuevo. El engranaje roto sirve de arranque para la gran corona dentada del motor. La carga aplicada al engranaje cada vez que se arrancaba el motor era demasiado elevada para este componente de plástico normal, por lo que el desgaste y la rotura no tardaron en aparecer. Por tanto, se necesitaba un engranaje especial que encajara con precisión, fuera resistente al desgaste y tuviera buenas propiedades de deslizamiento.

El equipo de impresión 3D abordó el problema y fue capaz de producir un dibujo del original basado en el engranaje roto. Este se convirtió en un archivo STEP y luego se imprimió mediante sinterización selectiva por láser con iglidur® i3. A 28 euros por pieza, los costes de la impresión 3D sin herramientas fueron 10 veces más baratos que la producción mecánica, que habría costado más de 300 euros. La forma especial del engranaje con la geometría del husillo en su interior no supone ningún problema para la fabricación aditiva. Además, el engranaje impreso promete una vida útil más larga que el engranaje utilizado anteriormente gracias a la alta resistencia a la abrasión del material. De este modo, el tractor pudo salvarse del desguace y volver a funcionar a pleno rendimiento.

Una de las mayores ventajas de la impresión 3D es la libertad casi ilimitada en el diseño de los componentes deseados. Apenas existe un molde que no pueda fabricarse en una sola pasada. Por eso, cuando se trata de producir una pieza de repuesto que el fabricante ya no puede suministrar o que es de un tipo especial, la impresora 3D es la elección adecuada. A menudo, las piezas de repuesto sólo se necesitan en pequeñas cantidades. También en este caso resulta mucho más barato fabricar los componentes mediante el proceso aditivo. La producción sin herramientas y con ahorro de recursos da como resultado cantidades rentables. En el caso del tractor, sólo se necesitaba un engranaje. En producción mecánica habría costado más de 300 euros; en impresión 3D, la pieza costó 28 euros.

En igus®, hay varias formas de hacer imprimir un engranaje. Los ingenieros de diseño, por ejemplo, pueden utilizar el configurador de engranajes de igus® para configurar el engranaje necesario y luego pedirlo directamente a igus®. Aquí se explica exactamente cómo funciona esto. Alternativamente, se puede cargar un modelo CAD existente en el servicio de impresión 3D y pedirlo con el material y el proceso de fabricación apropiados de igus®.

En el laboratorio de pruebas de igus® se llevan a cabo diversas pruebas de carga. Todos los productos igus® se someten a pruebas para que las herramientas en línea sean fiables y significativas. Una de estas herramientas es la calculadora de vida útil para engranajes, con la que se puede calcular la vida útil de los engranajes fabricados con iglidur® i3 o iglidur® i8 en función de los datos de carga específicos de la aplicación. Esto facilita la comprobación de si el material es adecuado para su aplicación y cuándo debe cambiar el engranaje antes de que falle.