3D-printing används allt mer för prototyper, reservdelar och flexibel tillverkning. Men när en printad komponent ska glida, rotera eller arbeta under kontinuerlig belastning ställs betydligt högre krav på materialet.
Standardfilament som PLA, ABS och PETG kan fungera väl för enklare modeller och prototyper, men i rörliga applikationer kan friktion och slitage snabbt påverka komponentens livslängd.
Igus, som utvecklar bland annat polymerbaserade lösningar för rörliga applikationer, lyfter därför materialvalet som en viktig faktor när 3D-printade komponenter ska användas i verklig drift.
I rörliga applikationer blir tribologi – läran om friktion, slitage och kontaktytor i rörelse – central.
Tribologiskt optimerade filament är utvecklade för att minska friktionen mellan rörliga ytor. Igus filament för sådana applikationer har självsmörjande egenskaper, vilket innebär att komponenterna kan användas utan extern smörjning med exempelvis olja eller fett.
Det kan bidra till lägre friktion och slitage, minskat underhåll och längre livslängd.
Smörjfri drift kan även vara en fördel i miljöer med damm och partiklar, där traditionella smörjmedel annars kan binda föroreningar.
En annan fördel med additiv tillverkning är möjligheten att producera reservdelar när behovet uppstår.
För företag med slitageutsatta eller specialanpassade komponenter kan 3D-printing därmed användas även inom drift och underhåll, inte bara vid prototypframtagning.
Det kan vara särskilt intressant när en komponent behöver ersättas snabbt, när traditionella reservdelar har lång leveranstid eller när en detalj behöver anpassas för en specifik maskin eller applikation.
Vilket filament som passar bäst avgörs av hur komponenten ska användas. Belastningen är en grundläggande parameter – högre krafter ställer större krav på både hållfasthet och slitstyrka.
Även rörelsens hastighet och frekvens behöver vägas in. Vid kontinuerlig eller snabbt upprepad rörelse blir materialets friktionsegenskaper särskilt viktiga.
Temperatur och kemisk miljö påverkar också valet. Materialet kan exempelvis behöva klara kontakt med oljor, rengöringsmedel eller andra kemikalier utan att dess egenskaper försämras.
Det är inte bara själva materialet som avgör hur en 3D-printad komponent fungerar. Hur detaljen orienteras under printningen kan påverka både hållfasthet och slitstyrka.
Det blir särskilt viktigt i mekaniska applikationer där krafterna verkar i bestämda riktningar.
Printinställningar och konstruktion behöver därför anpassas efter den färdiga detaljens funktion, snarare än enbart efter vad som är enklast eller snabbast att skriva ut.
Ett vanligt misstag är att välja filament utifrån utskriftsvänlighet i stället för utifrån applikationens verkliga krav.
För komponenter som ska användas under längre tid i maskiner, automation eller produktionsutrustning behöver materialvalet i stället utgå från bland annat belastning, rörelse, temperatur och omgivande miljö.
Med rätt kombination av material, konstruktion och printinställningar kan 3D-printing därmed användas för fler funktionella komponenter i produktionen – med potential att minska både underhållsbehov och oplanerade driftstopp.