全自動コーヒーマシン向け3Dプリント - カップトレイ自動調整機構の長寿命化

• **何が必要だったのか：**全自動コーヒーメーカーのカップテーブル自動調整機構用部品
• **製造工程：**選択的レーザー焼結
• 必要条件食品適合性、安定性、強度、良好な走行性、寸法精度
• **材質：**イグリデュール® i6
• **業界：**自動販売機
• **協力による成功：**高い耐摩耗性、靭性、耐用年数

一目でわかる用途
これまで、全自動コーヒーマシンのカップテーブルは、カップサイズに合わせて手作業で調整されていました。アンスバッハ機械工学部のプロジェクトチームは、このテーブルの調整を完全に自動化するために、センサー制御による高さ調整機能を備えたモーター駆動の可動式カップテーブルを開発しました。高さ調整の仕組みには、モーター、3Dプリントされたトラバース、3Dプリントされたスピンドルが使用された。高性能プラスチックiglidur® i6製の3Dプリント部品は、高い強度と耐用年数だけでなく、非常に優れた走行特性を備えている。

全自動コーヒーマシンのカップテーブルの高さは、これまでカップサイズに合わせて手動でしか調整できなかったため、自動調整ソリューションが求められていた。アンスバッハ機械工学部のチームは、センサーによって制御される高さ調整システム用のモーター駆動機構を開発したが、そのためには、"トラバース - スピンドル" コンセプトに適した材料を見つける必要があった。このコンセプトの要件は、トラバースとスピンドル間の非常に優れた走行特性と、全自動コーヒーマシン内の寸法を維持するための信頼できる寸法精度であった。同時に、食品との接触やカップの総重量を考慮した材料設計も必要でした。

プロジェクトチームは、ケルンのigus® GmbHに完璧なパートナーを見出した。アディティブ・マニュファクチャリングの指揮者であるトム・クラウス氏との協力により、チームはまず3Dプリンティングで機械的コンセプトのプロトタイプを製作することに成功した。イグス® がレーザー焼結用に特別に開発した高性能ポリマー「イグリデュール® i6」が使用され、その高い強度、寸法精度、走行特性により、チームは特に感銘を受けた。コンセプトの修正と改良を経て、すべての部品が3Dプリントサービスを通じて発注された。すでに述べた仕様に加え、メカニックはその高い耐摩耗性と細部へのこだわりにも感銘を受けた。また、レーザー焼結工程に工具が不要で、最小発注量なしで効率的に部品を製造できることも特に助かりました。

全自動コーヒーメーカーとは、主にコーヒー調理のプロセスを完全に自動化したものを指す。カップのサイズが異なると、一体化されたカップテーブルの高さ設定が異なるという問題は、これまでは手動で解決されてきた。アンスバッハ機械工学部のプロジェクトチームは、全自動コーヒーマシンの名に恥じないよう、自動で便利なカップテーブル調整システムを開発した。これはセンサーを使って高さ調節を決定し、3Dプリントされたスピンドルとクロスビームからなるモーター駆動機構をカップテーブルのリンケージに取り付けて動かします。センサーは、カップの上縁と飲料注ぎ口の下縁の間の移動距離を測定し、透明なカップと不透明なカップの高さを認識する。その後、ソフトウェアを使用して、指定された距離に達するまでモーターを制御する。

この機構には、トライボロジー的に最適化され、耐摩耗性に優れたイグリデュールi6プラスチックが使用された。スピンドルとシャフトのエンドサポートの動作特性が、この素材を選択する決め手となった。イグスの素材は、特に自動販売機にとって非常に重要です。固体潤滑剤が内蔵されているため、外部からの潤滑が不要です。これにより、とりわけ衛生的な操作が可能になる。レーザー焼結用に特別に開発されたこの素材は、従来のプラスチックよりもはるかに耐用年数が長い。