Altas aceleraciones y hasta 80 °C: Rodamientos lineales fiables para impresoras 3D

• Qué se necesitaba: cadena portacables de la microserie E2, cojinete de deslizamiento lineal drylin® R, lámina de deslizamiento lineal de iglidur® E7, guías de husillo dryspin®
• Requisitos: El cojinete en la aplicación debe soportar permanentemente altas aceleraciones y temperaturas de hasta 80 °C.
• Industria: Impresora 3D
• Éxito para el cliente: En contraste con los casquillos de recirculación de bolas, las láminas lineales iglidur® demuestran ser una alternativa rentable. También son de baja vibración, libres de lubricación y mantenimiento y duraderas.

Fundada en 2012, Kühling&Kühling vende a sus clientes soluciones de fabricación 3D flexibles y fácilmente escalables. Para la realización de la primera impresora 3D producida en serie, el experto en soluciones con sede en Kiel buscaba una cadena portacables para un guiado seguro de los cables y una solución de cojinetes de deslizamiento adecuada. Las exigencias de una impresora 3D a la tecnología de rodamientos son elevadas: el alto rendimiento de las máquinas requiere componentes móviles que puedan soportar grandes aceleraciones durante un largo periodo de tiempo sin problemas y con el menor mantenimiento posible. Además, el dinámico funcionamiento interno también da lugar a enormes temperaturas de hasta 80 °C, para las que había que encontrar los materiales adecuados. Por último, las piezas incorporadas también tenían que cumplir los elevados requisitos en cuanto a silencio.

La empresa Kühling&Kühling, con sede en Kiel, es una de ellas desde 2012. Sus dos fundadores, los ingenieros mecatrónicos Jonas y Simon Kühling, están especializados en el desarrollo y la producción de hardware de código abierto en el campo de las impresoras 3D. Tras un año y medio de desarrollo, el primer producto, la "RepRap Industrial", se fabrica en serie desde finales de 2013. Se trata de una solución rentable para la creación rápida de prototipos fiables y de alta calidad, especialmente para un uso continuo intensivo.

El sistema está en constante desarrollo y acaba de recibir una actualización fundamental y diversas mejoras con la versión "v1.1.0". Pueden procesarse todos los materiales que cumplan determinadas especificaciones básicas, desde termoplásticos de alta resistencia y plásticos rellenos de fibra hasta materiales elásticos de caucho. Las impresoras disponibles para uso doméstico o modelado sólo permiten utilizar una gama muy limitada de materiales de impresión. Aquí se utiliza predominantemente el llamado bioplástico "" , que se basa en el maíz y, por lo general, no resiste los requisitos técnicos del uso industrial. Esto se debe a que este plástico ya falla a temperaturas superiores a 45 °C - los límites de temperatura en la industria son significativamente más altos. En comparación con otras impresoras 3D para uso industrial, la "RepRap Industrial" es especialmente recomendable por su precio. Es entre un 25 y un 30 por ciento más barato que otros sistemas comparables. El éxito da la razón a Kühling&Kühling: el número de unidades aumenta continuamente y se ha cuadruplicado en un año.

Se pueden procesar todos los materiales que cumplan determinadas especificaciones básicas, desde termoplásticos de alta resistencia y plásticos rellenos de fibra hasta materiales elásticos de caucho.

Simon Kühling recuerda la búsqueda de un proveedor adecuado: "Cuando empezamos a desarrollar el sistema, pensamos inicialmente en los rodamientos de bolas clásicos. Estos presentan varios inconvenientes. En primer lugar, son demasiado caros, con un precio unitario de unos 12 euros, y en segundo lugar, dejan de funcionar a una temperatura de funcionamiento de 65 °C. A partir de ese momento, las juntas empiezan a fallar. Entonces empiezan a fallar las juntas y se desgasta la lubricación." Así surgieron los casquillos de fricción lineales con superficies deslizantes de plástico. "Por razones de coste, al principio probamos productos asiáticos," dice Simon Kühling. "Sin embargo, estos no cumplían en absoluto nuestros requisitos, por no hablar de una capacidad de entrega rápida y a largo plazo."

Para el guiado de los cables, el especialista de Kiel optó por nuestra cadena portacables de la microserie E2, que ocupa muy poco espacio de instalación y fue desarrollada para aplicaciones particularmente dinámicas. Además, las guías de husillo dryspin®, los Cojinetes de deslizamiento lineal drylin® R y las láminas de deslizamiento lineal de iglidur® E7 se utilizaron como solución de Cojinetes de deslizamiento lineal en la generación de impresoras 3D. A diferencia de los casquillos de recirculación de bolas convencionales, los Cojinetes lineales fabricados con el material iglidur® demostraron ser una solución rentable y, al mismo tiempo, de alto rendimiento.
Cumplen con los elevados requisitos de emisión de ruido, aceleración de carrera y resistencia a temperaturas continuas. Además, los Cojinetes lineales de deslizamiento libres de lubricación permanente no requieren mantenimiento y, por lo tanto, presentan un desgaste especialmente reducido y una larga vida útil. 
Gracias al posicionamiento preciso de los elementos del cojinete, incluso durante movimientos rápidos, y a la ausencia de vibraciones, los clientes también pueden conseguir resultados de producción óptimos con sus impresoras 3D.

La tecnología lineal y de accionamiento "drylin®" de igus® ofrece a los diseñadores de impresoras 3D diversos componentes - siempre completamente libres de lubricación y disponibles en 24 horas y sin cantidad mínima de pedido. Otra ventaja de utilizar cojinetes de deslizamiento lineales fabricados con plásticos de alto rendimiento es su funcionamiento silencioso; no hay ruido mecánico de rodadura como ocurre con las bolas metálicas o cerámicas.

Un total de doce productos de cojinetes igus®se utilizan en la "RepRap Industrial": ejes de acero y adaptadores de guías lineales con láminas deslizantes de "iglidur®" plástico de alto rendimiento para guiar el eje respectivo, así como husillos y tuercas roscadas de plástico como accionamientos de los ejes. Los casquillos lineales de fricción tienen un diseño idéntico al de los casquillos de recirculación de bolas, son económicos y fáciles de instalar. Además, amortiguan las vibraciones. Esto es tanto más importante cuanto que la impresión 3D no genera grandes fuerzas, pero sí aceleraciones rápidas. Por ello, el eje debe ser ligero.

Kühling&La impresora 3D de Kühling también utiliza productos de la segunda gran división de negocio de igus®, las cadenas portacables de plástico. Las cadenas de la familia "E2 micro" utilizadas aquí se caracterizan por su diseño extremadamente compacto, su bajo peso y sus movimientos de rodadura especialmente suaves. Los suaves contornos de la cadena portacables de plástico también protegen los cables insertados.

El catálogo en línea de igus® ya nos dio una buena visión general de la gama y de los productos adecuados para nosotros. Sin embargo, la consulta personal nos ayudó mucho a elegir el adecuado entre la gran cantidad de opciones."

Además, hubo un diálogo constante sobre los límites y posibilidades de los distintos componentes y los posibles nuevos desarrollos. Esto último se aplicó, por ejemplo, en el ámbito de las láminas deslizantes. La actualmente presentada "iglidur® E7" lámina deslizante fue desarrollada especialmente para movimientos lineales. Su particular punto fuerte es su elevada vida útil y su bajo índice de desgaste en ejes de acero, acero cromado y todo tipo de acero inoxidable. La temperatura de funcionamiento oscila entre -30 y + 80°C. La "E7" está disponible como lámina deslizante para diámetros de 10 a 50 mm y puede combinarse con todas las carcasas lineales de la serie "drylin® R".