[Kredit gambar:Produksi Aditif Bowman]
Minggu ini, kami melanjutkan seri Sorotan Aplikasi kami dengan melihat bantalan, komponen penting yang digunakan untuk mengurangi gesekan antara bagian logam yang bergerak.
Dalam artikel ini, kita akan menyelami manfaat yang diberikan pencetakan 3D untuk desain dan produksi bantalan, dan mengeksplorasi bagaimana produsen bantalan menggunakan manfaat ini untuk memproduksi komponen bantalan baru yang radikal.
Lihat aplikasi lain yang tercakup dalam seri ini:
Pencetakan 3D untuk Penukar Panas
Pencetakan 3D untuk Manufaktur Sepeda
Pencetakan 3D untuk Kedokteran Gigi Digital &Pembuatan Aligner Bening
Pencetakan 3D untuk Implan Medis
Roket Cetak 3D dan Masa Depan Manufaktur Pesawat Luar Angkasa
Pencetakan 3D untuk Pembuatan Alas Kaki
Pencetakan 3D untuk Komponen Elektronik
Pencetakan 3D di Industri Kereta Api
Kacamata Cetak 3D
Pencetakan 3D untuk Produksi Bagian Akhir
Pencetakan 3D untuk Kurung
Pencetakan 3D untuk Suku Cadang Turbin
Bagaimana Pencetakan 3D Memungkinkan Komponen Hidraulik Berperforma Lebih Baik
Bagaimana Pencetakan 3D Mendukung Inovasi di Industri Tenaga Nuklir
Apa itu bantalan?
Bantalan memainkan peran penting dalam aplikasi gerak.
Perangkat bundar seperti roda digunakan untuk membawa beban dan mengurangi gesekan antara dua bagian yang bergerak. Untuk mencapai ini, bantalan ditempatkan di antara dua bagian yang bergerak relatif satu sama lain. Alih-alih meluncur satu sama lain, bagian-bagian itu berguling melawan bantalan, sehingga menjaga gesekan seminimal mungkin.
Bantalan bola adalah salah satu jenis bantalan yang paling umum. Mereka biasanya terdiri dari tiga elemen kunci:permukaan dalam dan luar yang halus, yang dikenal sebagai balapan, elemen bergulir seperti bola atau silinder, dan sangkar yang berfungsi sebagai pemisah untuk elemen bergulir. Silinder atau bola bertindak sebagai pembawa beban untuk perangkat, memungkinkannya berputar dengan bebas.
Bantalan digunakan di hampir setiap industri. Misalnya, semua kendaraan bermotor menggunakan bantalan untuk bagian-bagian penting seperti mesin dan kemudi. Dalam hal ini, bantalan membantu mendukung komponen yang berputar seperti poros engkol, yang mengubah gerakan piston di dalam mesin menjadi gerakan putar. Turbin pesawat, jalur perakitan, dan peralatan medis juga menggunakan bantalan.
Produsen bantalan selalu mencari cara untuk menyediakan pelanggan mereka dengan solusi yang disesuaikan dan mengembangkan desain bantalan yang lebih baik. Salah satu teknologi yang membantu mencapai tujuan ini adalah pencetakan 3D.
Manfaat pencetakan 3D untuk bantalan
Peningkatan kompleksitas desain
Pencetakan 3D memungkinkan para insinyur untuk memasukkan lebih banyak kerumitan ke dalam desain bantalan, sehingga meningkatkan kinerjanya. Misalnya, Bowman International, produsen bantalan yang berbasis di Inggris, mendesain ulang sangkar untuk menambahkan lebih banyak elemen penggulung ke bantalan, yang meningkatkan masa pakai bantalan (lebih lanjut tentang ini di bagian contoh).
Dengan pencetakan 3D, produsen juga dapat memproduksi sangkar bantalan dari bahan yang fleksibel, yang memungkinkan mereka untuk dengan mudah membungkus sangkar di sekitar poros.
Berat lebih ringan
Dengan pencetakan 3D, Anda juga dapat mendesain bagian yang lebih ringan dengan menggunakan struktur seperti sarang lebah. Ini akan sangat sulit dan memakan waktu untuk dilakukan dengan mesin CNC.
Selanjutnya, sangkar dapat dicetak 3D dengan nilon atau bahan komposit, bukan baja atau logam lainnya. Menggunakan polimer sebagai pengganti logam dengan cara ini membantu mengurangi berat bantalan. Selain itu, sangkar polimer cetak 3D dikatakan sangat mengurangi keausan pada elemen gelinding bila dibandingkan dengan sangkar baja konvensional.
Menghilangkan biaya perkakas
Saat membuat bantalan menggunakan teknologi tradisional, biaya perkakas bisa mencapai £40.000 hingga £60.000 untuk satu set. Untuk produsen yang ingin memproduksi bantalan batch kecil atau menengah, metode konvensional sering kali terbukti mahal.
Pencetakan 3D, di sisi lain, membuka peluang untuk membuat elemen bantalan seperti sangkar secara langsung tanpa perkakas. Memproduksi sangkar secara langsung dengan pencetakan 3D menawarkan opsi yang sangat kompetitif untuk bantalan pesanan pesanan rendah hingga menengah.
Contoh bantalan cetak 3D
Bowman's Rollertrain™:Sangkar bantalan untuk bantalan rol split
Bowman Additive Production adalah divisi manufaktur aditif dari Bowman International, salah satu produsen bantalan dan komponen sinter terkemuka. Perusahaan telah menggunakan pencetakan 3D selama bertahun-tahun untuk mengembangkan desain sangkar bantalan.
Hasil dari usahanya adalah sangkar bantalan split berkinerja lebih tinggi, yang dipatenkan sebagai Rollertrain™. Bantalan terpisah dibuat menjadi dua bagian, yang membuatnya mudah dipasang, diperiksa, dan diganti. Jenis bantalan ini sering digunakan pada peralatan industri yang kompleks seperti konveyor dan kipas ventilasi.
Bowman menggunakan teknologi Multi Jet Fusion HP dan bahan nilon (PA11) untuk memproduksi sangkar Rollertrain™ yang dipesan lebih dahulu. Sangkar memiliki struktur yang saling terkait yang menggunakan elemen bergulir untuk menyatukan setiap bagian sangkar. Berkat desain ini, sangkar dapat menggabungkan hingga 45% lebih banyak rol daripada produk yang ada.
Peningkatan jumlah rol berarti bahwa beban dapat disebarkan ke lebih banyak elemen penggulung. Hal ini menghasilkan kapasitas beban 30-40% lebih tinggi dan memperpanjang umur kandang hingga 3 kali lipat.
Biaya sangkar Rollertrain™ pencetakan 3D sebanding dengan suku cadang tradisional. Namun, kinerja dan umur panjang yang meningkat pesat memberikan nilai tambah, menjadikan bantalan cetak 3D lebih unggul dibandingkan dengan desain tradisional.
Sangkar bantalan Rollertrain™ sekarang digunakan dengan JHB Split Bearing baru, yang diproduksi oleh spesialis bantalan, John Handley Bearings.
Karena desain dan material sangkar bantalan Rollertrain™, JHB Split Bearing memiliki peningkatan kapasitas radial dan aksial masing-masing hingga 70% dan 1000%, yang lebih tinggi daripada kapasitas bantalan split lainnya di dunia.
Bowman mengakui bahwa pencetakan 3D tidak akan menggantikan proses konvensional untuk semua jenis bantalan. Namun, dalam pasar split bearing, teknologi ini sudah menjadi pilihan manufaktur standar.
Kandang bantalan yang lebih ringan untuk katamaran mewah
Perusahaan teknik, Scheurer Swiss, menggabungkan pencetakan 3D dan komposit serat karbon untuk merancang sangkar bantalan yang lebih ringan dan lebih efisien untuk katamaran, sejenis perahu yang terdiri dari dua lambung yang disatukan oleh bingkai.
Sebuah kapal pesiar mewah milik pribadi, yang disebut Moonwave, membutuhkan kandang bantalan yang lebih efisien untuk bantalan bola dalam mekanisme kemudinya. Untuk membuat kemudi Moonwave lebih mulus dan mudah, bagian-bagiannya harus ringan, namun kuat dan tahan lama.
Untuk mencapai tujuan ini, Scheurer Swiss menggunakan poliamida 12 (PA12) yang diperkuat serat karbon dan pencetakan 3D untuk memproduksi sangkar. Karena ukuran masing-masing sangkar yang besar, yang berdiameter hingga 630 mm, mereka dicetak dalam potongan-potongan 3D dan kemudian direkatkan menggunakan perekat.
Menurut Scheurer, proyek tersebut akan memakan waktu setidaknya tiga minggu jika proses pencetakan standar digunakan. Dengan pencetakan 3D, hanya butuh tiga hari untuk mendesain dan memproduksi suku cadang.
Sekarang, rangka komposit telah dipasang di dalam sistem bantalan kemudi titanium canggih, membuat kemudi catamaran mewah menjadi lebih mudah.
Bantalan cetak 3D logam ringan untuk ruang angkasa
Perusahaan Jerman, Franke GmbH, yang berspesialisasi dalam sistem gerak ringan, ditugaskan untuk membuat bantalan balap kawat untuk digunakan di tempat tidur pasien di helikopter penyelamat.
Persyaratan utama untuk bantalan adalah memiliki berat maksimum 800g dan kemampuan untuk menahan guncangan, getaran, dan turbulensi besar selama penerbangan. Perusahaan dengan cepat menemukan bahwa tidak mungkin membuat bagian yang begitu ringan menggunakan manufaktur konvensional.
Oleh karena itu, Franke menerapkan teknik desain canggih untuk membuat bantalan seringan mungkin. Salah satu teknik tersebut adalah optimasi topologi, yang memungkinkan tim Franke untuk mengoptimalkan distribusi material dalam desain bagian dengan menganalisis parameter yang berbeda seperti beban, berat, dan ukuran komponen.
Desain yang dioptimalkan secara topologi, yang juga menampilkan struktur kisi yang kompleks, hanya dapat dibuat dengan bantuan pencetakan 3D.
Bantalan akhir, yang dicetak 3D dalam aluminium, memenuhi persyaratan berat dan kinerja dan berhasil dipasang di helikopter.
Dalam industri kedirgantaraan, para insinyur mengambil setiap kesempatan untuk mengurangi bobot komponen yang digunakan di dalam pesawat. Seperti yang telah ditunjukkan Franke, bantalan cetak 3D logam adalah salah satu solusi yang dapat membantu produsen pesawat terbang memperkenalkan penghematan berat yang nyata pada pesawat mereka.
Melihat masa depan
Pencetakan 3D memberi produsen bantalan fleksibilitas untuk memproduksi bantalan dengan kinerja yang ditingkatkan. Teknologi ini tidak memerlukan peralatan yang mahal dan oleh karena itu memungkinkan eksperimen yang hemat biaya dengan bentuk dan fitur yang tidak akan ekonomis jika dilakukan dengan metode konvensional.
Selain itu, produsen bantalan dapat menggunakan beragam bahan dengan teknologi ini, mulai dari polimer yang diperkuat hingga logam. Dalam beberapa kasus, bahan cetak 3D dapat memberikan sifat tambahan seperti fleksibilitas atau peningkatan kekakuan, yang akan sulit dicapai dengan bahan yang digunakan dalam proses produksi tradisional.
Melihat ke masa depan, pencetakan 3D akan menjadi metode standar untuk pembuatan batch kecil dan menengah bantalan, berkat nilai tambah yang dibawa teknologi untuk produksi bantalan.
Dalam artikel berikutnya, kita akan membahas pencetakan 3D untuk sepeda. Tetap disini!
