En este caso práctico hablaremos de la impresión 3D de jaulas de cojinetes con HP MJF. Estos componentes pueden ser uno de los factores más importantes en el rendimiento de los rodamientos y al mismo tiempo también son su parte más compleja. Además, son además difíciles de fabricar utilizando métodos tradicionales.
La gama estándar de jaulas de cojinetes de la marca Bowman, que están disponibles en el mercado en 17 tamaños diferentes, tradicionalmente han sido producidos con acero, bronce o aluminio, unos materiales que pueden producir ruidos y vibraciones durante el funcionamiento. Ello compromete la durabilidad del material y, por tanto, la calidad de la pieza. Las geometrías extremadamente complejas hacían imposible que Bowman usara procesos tradicionales, tales como moldeo por inyección, para fabricar miles de jaulas que necesitaban fabricar cada mes.
Antiguamente se producían juntas para rodamientos de rodillos partidos usando aluminio, con la desventaja de que este material puede dañar las carcasas de acero y dificulta tanto el montaje como el desmontaje. Los rodamientos requieren además de un sellado que pueda ensamblarse y separarse fácilmente, ya que estas piezas se usan en entornos de trabajo con mantenimientos regulares y tiempos de inactividad muy reducidos.
De la estereolitografía a la Multi Jet Fusion
Bowman utilizó al principio la tecnología SLS (estereolitografía) para desarrollar sus nuevos productos usando impresión 3D. Sin embargo esta tecnología aumentó la probabilidad de deformación y de inconsistencia en las propiedades mecánicas de la pieza final, por lo que no resultaba un método válido para fabricar piezas finales fiables.
Ante este reto, Bowman buscó otros métodos de fabricación alternativos, optando finalmente por la tecnología MultiJet Fusion (MJF) de HP como la más apropiada para pasar del prototipado a la producción de pieza final en volumen, sobre todo para jaulas de cojinetes y cierres.
Por medio de las capacidades de diseño disponibles con la impresión 3D, sobre todo con la tecnología MJF de HP, los ingenieros de Bowman inventaron una nueva patente para el diseño de jaulas de cojinetes y cerramientos, lo que les permitió modificar otros aspectos del rodamiento.
Mejores propiedades mecánicas
“El poder crear diseños más complejos nos ha permitido simplificar los otros componentes dentro del conjunto de cojinetes”, asegura Chris Perry-Westlake, Ingeniero de producción en Bowman. “Al hacer esto se podido reducir el número de diferentes componentes en stock hasta en un 75%”. Bowman señaló que el uso del material HP 3D HR PA 11 da como resultado piezas que ofrecen un mejor alargamiento en rotura, algo fundamental a la hora del montaje de las piezas. Gracias a este rendimiento mejorado, las piezas requieren menos mantenimiento y se necesitan menos repuestos.
La resistencia al desgaste que ofrece la poliamida HP PA 11 hace que sea más fácil ensamblar los cerramientos y más baratos de fabricar, lo cual es una gran ventaja cuando se utiliza en un entorno industrial, potencial. El material también ofrece excelentes propiedades naturales de baja fricción, que también son ideales para esta aplicación.
Bowman eligió HP MJF “debido al hecho de que podíamos producir de 5 a 7 veces más componentes en el mismo tiempo”, en palabras de Perry-Westlake.
La fabricación tradicional de estas piezas requería un tiempo de producción de 12 a 14 semanas, pero utilizando la tecnología HP MJF el plazo de entrega resultante es de solo una semana.
Al producir jaulas de cojinetes con tecnología HP MJF, Jacob Turner, director de producción de aditivos de Bowman, señaló que «somos capaces de llevar la capacidad de carga de los rodamientos hasta un 50% más, ampliando la vida de un rodamiento tradicional de 3 a 5 veces».
El rodamiento partido de rodillos ahora cuenta con jaulas de cojinetes impresas en 3D, que no solo aumentan la capacidad de carga en un 70% sino que ofrecen unas mejores propiedades de desgaste, aumentan la carga axial en un 1.000%.
