3Dプリント製の耐摩耗性機械式時計パーツ

• **何が必要だったのか：**機械式時計の部品
• 製造プロセスフィラメント押し出し（FDM）
• 必要条件高い耐摩耗性、優れた機械的特性、細部精度
• **素材：**イグリデュール® i150
• 業界模型製造
• **協力による成功：**耐摩耗性の向上、部品の大幅な長寿命化、脱進機の規則正しい作動、ひいてはムーブメント全体の作動の向上

アプリケーション
Jugend Forschtプロジェクトの一環として、Kai Schmidt-Braunsは完全に3Dプリント可能なムーブメントを製作し、機械式ムーブメントの脱進機の数学的に計算されたプロファイル曲線と、経験的に決定されたプロファイル曲線を比較しました。それぞれのプロファイル曲線をテストするために、彼は数学的モデルに基づいて機械式ムーブメントをプリントした。ヴォルフスブルクの学生は、従来のPLA製部品でのテストに加え、トリボフィラメント® iglidur® i150製部品で異なるプロファイル曲線をテストした。その結果、イグス® 素材を使用した脱進機の性能がより優れていることが確認された。 トライボロジー的に最適化されたフィラメントのおかげで、特に高い機械的負荷にさらされる部品は、従来のPLAで作られた部品よりも大幅に長い耐用年数と、より規則的な稼働を達成することができた。

機械式ムーブメントを正確に作動させるためには、機構を構成するすべての部品の形状を正確に決定し、可動部品間の摩擦を最小限に抑える必要がある。カイ・シュミット＝ブラウンズのプロジェクトの目的は、3Dプリント可能なムーブメントの脱進機機構を設計し、数学的モデルを使ってその形状を決定することだった。数学的モデルの結果、より規則的なムーブメントが完成したが、ムーブメントの精度をさらに向上させる他の方法について疑問が生じた。従来のPLAで作られた3Dプリント部品を使ったテストでは、巻き上げ機構のラチェット（ラチェットホイールとラチェットリングで構成）のような負荷の大きい部品は、特に耐用年数が長くなかった。

従来のPLAを用いた試験後、Kai Schmidt-Brauns氏は、重要な部品をイグス® トライボフィラメント® イグリデュール® i150で印刷した試験片に交換した。比較の結果、イグリデュール® i150で作られた部品間の摺動摩擦と静止摩擦が著しく減少していることが明らかになった。さらに、イグス® 素材の高い耐摩耗性により、ラチェットの寿命が延び、脱進機の規則的な作動が確認されました。

Jugend Forschtは、小学4年生から21歳までの生徒を対象とした、ドイツの若い才能のためのコンテストである。参加者は、数学、コンピューターサイエンス、自然科学の分野で自ら選んだ問題に取り組み、提出することができる。このコンテストの一環として、ヴォルフスブルクのカイ・シュミット＝ブラウンズはまず、3Dプリント可能な脱進機機構の部品の正確な形状を決定する数学モデルを作成した。特に、プロフィール・ホイールのプロフィール曲線は、明確に定義されたパラメータから計算することができた。時計の脱進機は、時計の精度を決定する部分である。脱進機機構"は、例えばアンクルの助けを借りて、一定の間隔で歯車列" を抑制し、時計の1分が1分に対応し、61秒かかることもあれば55秒かかることもないようにする。プロジェクトの次の段階として、カイ・シュミット＝ブラウンズは、計算されたプロファイル曲線と経験的に決定されたプロファイル曲線を比較しました。彼は、計算されたプロファイル曲線と経験的に決定されたプロファイル曲線を比較したところ、経験的に決定されたプロファイル曲線よりも規則正しい動きをすることがわかりました。

数式と経験的に決定されたプロファイル曲線の比較に加え、カイ・シュミット＝ブラウンズは異なる素材を用いた脱進機をテストしました。その結果、トライボフィラメント® イグリデュール® i150が選ばれた。ベッド温度40 °C、印刷速度30 mm/s、層高さ0.1 mm、押出機温度250 °Cで、この学生はイグス（® ）のフィラメントで最高の結果を得た。従来のPLAと比較して、彼はまた、試験運転中の脱進機の動きが著しく規則的であることを確認することができた。脱進機の結果だけでなく、トライボロジー的に最適化されたフィラメントは、負荷の大きい部品の耐摩耗性も向上させることができた。時計の巻き上げ機構にあるラチェットの爪リング（写真参照）は、従来のPLAを使用した場合、イグリデュール® i150を使用した場合に比べ、交換頻度が大幅に増加した。さらに、イグリデュール® i150で印刷した渦巻きバネを使ったテストでは、従来のPLA製に比べて高い靭性と柔軟性を記録することができた。

イグリデュール® i150の他にも、イグス® は3Dプリンティング用にトライボロジー的に最適化されたフィラメントを多数提供しています。イグリデュール® i150は、PLAやPETGフィラメントのように非常に簡単に加工することができます。イグス® テストラボの摩耗テストでは、イグス® トライボフィラメントはPLAやABSのような従来のプラスチックよりも50倍も性能が優れています（画像参照）。また、EU規則10/2011に準拠した食品規格にも適合しているため、食品・包装業界の用途にも適しています。このオールラウンダーなフィラメントは、加工が容易なため、プリント初心者に特に適している。3Dプリントサービスは、専門家の助けが必要な場合、1～3日の納期でいつでもご利用いただけます。