Application Spotlight: Cetak 3D Merevolusi Desain dan Produksi Bantalan

[Image credit: Bowman Additive Production]

Minggu ini, kami melanjutkan seri Application Spotlight dengan melihat bantalan, komponen kritis yang digunakan untuk mengurangi gesekan antara bagian logam yang bergerak.

Dalam artikel ini, kami akan menyelami manfaat pencetakan 3D untuk desain dan produksi bantalan, dan menjelajahi bagaimana produsen bantalan menggunakan manfaat ini untuk menghasilkan komponen bantalan yang radikal baru.

Lihat aplikasi lain yang dibahas dalam seri ini:

3D Printing for Heat Exchangers

3D Printing for Bike Manufacturing

3D Printing for Digital Dentistry & Clear Aligner Manufacturing

3D Printing for Medical Implants

3D-Printed Rockets and the Future of Spacecraft Manufacturing

3D Printing for Footwear Manufacturing

3D Printing for Electronic Components

3D Printing in the Rail Industry

3D-Printed Eyewear

3D Printing for End-Part Production

3D printing for Brackets

3D Printing for Turbine Parts

How 3D Printing Enables Better-Performing Hydraulic Components

How 3D Printing Supports Innovation in the Nuclear Power Industry

Apa itu bantalan?

Bantalan memainkan peran krusial dalam aplikasi gerak.

Perangkat bundar seperti roda ini dirancang untuk memikul beban dan secara dramatis mengurangi gesekan antara dua bagian yang bergerak. Dengan meletakkan bantalan antara komponen yang bergerak relatif satu sama lain, bagian-bagian bergulir di atas bantalan daripada menggeser, menjaga gesekan minimum.

Ball bearing adalah salah satu jenis paling umum. Biasanya terdiri dari tiga elemen esensial: balutan dalam yang halus, balutan luar yang halus, elemen bergulir seperti bola atau silinder, dan penjaga yang menjaga roller tetap terpisah. Elemen bergulir memikul beban, memungkinkan bantalan berputar bebas.

Bantalan sangat umum di seluruh industri—dari mesin otomotif dan sistem pengemudi hingga turbin pesawat, garis assembly, dan peralatan medis. Produsen terus mencari cara untuk menyediakan solusi kustom dan meningkatkan performa, dan manufaktur aditif telah menjadi pengikat kunci.

Manfaat pencetakan 3D untuk bantalan

Kompleksitas desain yang meningkat

Pencetakan 3D membuka kemampuan untuk menyematkan geometri yang rumit ke dalam komponen bantalan, secara langsung diterjemahkan ke performa yang superior. Bowman International, produsen bantalan berbasis UK, memanfaatkan keuntungan ini untuk merancang ulang penjaga yang mengakomodasi 45% lebih banyak roller, sehingga memperpanjang masa layanan bantalan. Fleksibilitas manufaktur aditif juga memungkinkan penjacha dicetak dari polimer fleksibel, memungkinkan pembungkusan yang mulus di sekitar shaft.

Bobot lebih ringan

Dengan menerapkan arsitektur lattice atau honeycomb, pencetakan 3D memungkinkan desainer untuk mengurangi bobot tanpa mengorbankan kekuatan—tugas yang akan sulit dengan machining CNC. Penjacha dapat dicetak dari nylon atau bahan komposit alih-alih baja, memotong massa dan sekaligus mengurangi aus pada elemen bergulir.

Eliminasi biaya perkakas

Produksi bantalan tradisional dapat menimbulkan biaya perkakas £40.000–£60.000 per set, menjadikan run kecil hingga menengah terlalu mahal. Manufaktur aditif melewati perkakas sepenuhnya, memungkinkan produsen untuk memproduksi penjacha kustom sesuai permintaan dan bersaing pada harga untuk batch terbatas.

Contoh bantalan cetak 3D

Bowman’s Rollertrain™: Penjacha bantalan untuk bantalan roller split

Bowman Additive Production, cabang manufaktur aditif dari Bowman International—produsen bantalan dan komponen sinter terkemuka—telah menyempurnakan desain penjacha melalui pencetakan 3D selama bertahun-tahun.

Hasilnya adalah Rollertrain™: penjacha split yang dipatenkan yang menggabungkan lattice bersinterlocking, memungkinkan hingga 45% lebih banyak roller dibandingkan penjacha konvensional. Desain mendistribusikan beban di seluruh sejumlah elemen bergulir yang lebih besar, meningkatkan kapasitas beban 30-40% dan mempertiga masa layanan penjacha.

Meskipun biaya produksi penjacha Rollertrain™ sebanding dengan penjacha baja tradisional, performa yang ditingkatkan dan keawetan membuatnya pilihan yang superior. Penjacha sekarang digunakan di John Handley Bearings’ JHB Split Bearing, yang mencapai peningkatan kapasitas radial hingga 70% dan peningkatan kapasitas aksial 1.000%—angka tertinggi yang dicatat untuk bantalan split di seluruh dunia.

Sementara pencetakan 3D mungkin tidak akan menggantikan metode konvensional untuk setiap jenis bantalan, ini sudah menjadi jalur manufaktur pilihan untuk bantalan split.

Penjacha bantalan lebih ringan untuk katamaran mewah

Perusahaan rekayasa Scheurer Swiss menggabungkan manufaktur aditif dengan komposit serat karbon untuk membuat penjacha bantalan yang lebih ringan dan lebih efisien untuk Moonwave, katamaran mewah milik pribadi. Bantalan bola pengemudi memerlukan penjacha yang ringan dan kuat.

Menggunakan nylon-12 (PA12) terpelapis serat karbon, Scheurer mencetak penjacha dalam potongan dan menyatukannya. Setiap penjacha mencapai diameter hingga 630 mm. Apa yang akan memakan waktu mingguan dengan cetakan selesai dalam tiga hari, menghasilkan sistem pengemudi yang lebih halus dan responsif.

Bantalan logam cetak 3D ringan untuk penerbangan luar angkasa

Spesialis Jerman Franke GmbH menangani tantangan memproduksi bantalan wire-race untuk ranjang pasien helikopter penyelamatan, dengan batas berat 800 g dan kebutuhan untuk menahan turbulensi parah. Manufaktur konvensional tidak dapat mencapai ini.

Dengan menerapkan optimasi topologi dan struktur lattice yang kompleks, Franke menghasilkan desain yang hanya dapat direalisasikan melalui pencetakan logam 3D. Bantalan aluminium akhir memenuhi kriteria berat dan performa dan berhasil dipasang dalam pesawat siap terbang, menekankan peran manufaktur aditif dalam pengurangan berat untuk penerbangan luar angkasa.

Sebuah pandangan ke masa depan

Pencetakan 3D memberikan produsen bantalan kebebasan untuk prototipe dan memproduksi komponen performa tinggi tanpa beban finansial perkakas. Teknologi juga memperluas pilihan material—dari polimer fleksibel hingga logam kuat—memungkinkan fitur yang tidak mungkin dengan proses tradisional.

Seiring industri merangkul manufaktur aditif, siap untuk menjadi standar untuk produksi batch kecil hingga menengah bantalan, memberikan manfaat nyata dalam biaya, performa, dan keberlanjutan.

Dalam artikel selanjutnya, kita akan menjelajahi pencetakan 3D untuk sepeda. Stay tuned!