Wprowadzenie przez firmę Bowman technologii HP Multi Jet Fusion i materiału HP 3D HR PA 11 do procesu produkcji łożysk umożliwiło powstanie nowego, wiodącego i bardziej wydajnego asortymentu produktów.
Wstęp
Bowman International to wiodący producent i dostawca łożysk ślizgowych w Wielkiej Brytanii i w całej Europie. Założona w 1974 r. w Oksfordzie firma Bowman oferuje asortyment łożysk i części spiekanych do zastosowań we wszystkich branżach, od małych projektów wymagających łożysk w standardowym rozmiarze do dużych, złożonych projektów, które wymagają łożysk w różnych rozmiarach.
Firma Bowman może też produkować unikalne łożyska dla konkretnych projektów, pomagając klientom w spełnieniu indywidualnych potrzeb produkcyjnych.
- Branża
Przemysłowa - Sektor
Maszyny i wyposażenie - Cel
Wytworzenie wiodącego w branży asortymentu przemysłowych łożysk dzielonych, łatwiejszych w montażu i o znacznie większej wydajności, przy zachowaniu konkurencyjnego kosztu produkcji, oraz poprawa procesów produkcyjnych w całej Europie i na świecie. - Podejście
Firma Bowman chciała zbadać możliwości technologii HP Jet Fusion pod kątem optymalizacji projektowania swoich części i ułatwienia producentom montażu, konserwacji i naprawy łożysk i uszczelek. - Technologia | Rozwiązanie
Technologia HP Multi Jet Fusion, rozwiązania drukowania HP Jet Fusion 3D - Materiał
HP 3D High Reusability1 PA 11
Wyzwanie
Koszyki łożysk mogą być jednym z najistotniejszych czynników wydajności łożyska, gdyż są również najbardziej skomplikowanym elementem produktu. W rezultacie trudno wytworzyć je tradycyjnymi metodami.
Standardowy asortyment koszyków Bowman – dostępnych na rynku w 17 różnych rozmiarach – był z reguły wytwarzany z użyciem stali, brązu lub aluminium, które mogą powodować hałas i wibracje podczas pracy, co zagraża wytrzymałości materiału i w rezultacie jakości części.
Niezwykle skomplikowane geometrie uniemożliwiły firmie Bowman zastosowanie tradycyjnych procesów, takich jak formowanie wtryskowe, do produkcji tysięcy koszyków łożysk, które trzeba było wytwarzać co miesiąc.
Uszczelki do łożysk dzielonych wcześniej wytwarzano z użyciem aluminium, co mogło spowodować uszkodzenie stalowych obudów oraz utrudniało montaż i demontaż. Eksploatacja w miejscach, gdzie części należy poddawać regularnej konserwacji a przestoje występują powoduje, że łożyska wymagają uszczelek, które da się łatwo i szybko demontować i ponownie instalować.
Rozwiązanie
Firma Bowman początkowo stosowała technologię SLS do rozwoju nowych produktów, ale technologia ta zwiększała ryzyko wypaczenia i niezbyt wyrównanych właściwości mechanicznych części końcowej, przez co nie nadawała się do wytwarzania niezawodnych części produkcyjnych. W obliczu tego wyzwania firma Bowman poszukiwała nowych sposobów projektowania i wytwarzania części i w rezultacie postawiła na HP Multi Jet Fusion (MJF), jako technologię odpowiednią do prototypowania, ale także do produkcji seryjnej, w szczególności koszyków łożysk i uszczelek.
„Dzięki możliwości tworzenia bardziej złożonych projektów mogliśmy uprościć inne elementy zespołu łożyska” – powiedział Chris Perry-Westlake, Inżynier Produkcji w Bowman. „W rezultacie zredukowaliśmy ilość różnych elementów niezbędnych w formie zapasów nawet o 75%”.
Firma Bowman zauważyła, że zastosowanie materiału HP 3D HR PA 11 (“HP PA 11”) umożliwiło tworzenie części o lepszym parametrze wydłużenia przy zerwaniu, co ma kluczowe znaczenie podczas montażu części. Dzięki poprawie tych właściwości elementy wymagają mniej przerw technicznych i części zamiennych.
Dzięki wykorzystaniu możliwości projektowania, jakie zapewnia druk 3D, szczególnie HP MJF inżynierowie z firmy Bowman wynaleźli nową, oczekującą na opatentowanie konstrukcję koszyków łożysk i uszczelek, co umożliwiło im modyfikację innych aspektów łożyska otaczających części wydrukowane trójwymiarowo. Odporność na ścieranie HP PA 11 ułatwia montaż uszczelek i zmniejsza koszt ich produkcji, co stanowi istotną zaletę w przypadku stosowania w potencjalnie surowych środowiskach przemysłowych. Materiał ten oferuje też znakomite, naturalne właściwości niskiego tarcia, które sprawdzają się w tych zastosowaniach.
Rezultat
Firma Bowman wybrała HP MJF „z uwagi na fakt, że mogliśmy wytwarzać 5 do 7 razy więcej elementów w tym samym czasie” – opowiada Perry Westlake.
Tradycyjna produkcja tych części zajmowała 12 do 14 tygodni, ale zastosowanie technologii HP MJF umożliwiło skrócenie czasu realizacji do jednego tylko tygodnia.
Dzięki wytwarzaniu koszyków łożysk w technologii HP MJF, Jacob Turner, szef Produkcji Addytywnej w Bowman wskazuje, że „mogliśmy zwiększyć całkowitą nośność łożysk o 30, 40 a nawet 50%, wydłużając żywotność tradycyjnego łożyska dzielonego 3 do 5 razy”,
Nowo zaprojektowane łożysko dzielone obecnie posiada koszyki wydrukowane w 3D, co nie tyko zwiększa nośność promieniową o 70%, ale też osiową o 1 000%, a uszczelki drukowane techniką 3D zapewniają lepszą odporność na ścieranie i ułatwiają użytkowanie.
„Dla nas Multi Jet Fusion stanowi olbrzymi krok naprzód pod względem wzrostu zdolności produkcyjnych, liczby części, jaką możemy wyprodukować oraz właściwości izotropowych” – mówi Turner.
Zaawansowane możliwości projektowania i produkcji Bowman obecnie skoncentrowane są na dostarczaniu łożysk JHB Split na rynek globalny i opracowaniu nowych zastosowań, zarówno w zakresie produkcji addytywnej, jak i projektowania łożysk.
„Widzimy ogromną przyszłość dzięki technologii MJF” – mówi Turner. „To, co robimy otwiera świat całkowicie nowych możliwości”.
1.Pod warunkiem stosowania zalecanych gęstości pakowania i w porównaniu z technologią selektywnego spiekania laserowego (SLS), rozwiązanie zapewnia znakomite możliwości ponownego wykorzystania bez obniżania wytrzymałości mechanicznej. Badania zgodnie z ASTM D638, ASTM D256, ASTM D790 i ASTM D648 z zastosowaniem skanera 3D w celu zapewnienia dokładności wymiarowej. Badania monitorowane za pomocą statystycznych środków kontroli procesu.
