高加速、80℃まで対応：3Dプリンター用高信頼性リニアベアリング

2012年に設立されたKühling&Kühling社は、柔軟で容易に拡張可能な3D製造ソリューションを顧客に販売している。キールを拠点とするソリューションの専門家は、初の量産型3Dプリンターの実現に向けて、安全なケーブル配線のためのエネルギーチェーンと、適切なライナーベアリングソリューションを探していました。3Dプリンターがベアリング技術に求めるものは高い。機械の高い性能には、長期間にわたって高い加速度に耐え、問題なく、できるだけメンテナンスを必要としない可動部品が必要だ。さらに、ダイナミックな内部構造により、最高80℃の高温になるため、適切な材料を見つけなければならなかった。最後に、内蔵部品は静粛性の面でも高い要求を満たす必要があった。

キールに本拠を置くキューリング社（&Kühling）は、2012年以来、その一翼を担ってきた。創業者であるメカトロニクス・エンジニアのヨナスとシモン・キューリングの2人は、3Dプリンター分野のオープンソース・ハードウェア開発と製造を専門としている。"1年半の開発期間を経て、最初の製品であるRepRap Industrial" は2013年末から量産されている。 このシステムは、信頼性が高く高品質なラピッドプロトタイピングのためのコスト効率の高いソリューションであり、特にヘビーデューティーな連続使用に適しています。

本システムは常に開発が進められており、このたびバージョン"v1.1.0" で基本的なアップデートが行われ、様々な改良が施されました。高強度熱可塑性プラスチックや繊維入りプラスチックからゴム弾性材料に至るまで、一定の基本仕様を満たすすべての材料を加工することができる。家庭用やモデリング用のプリンターでは、ごく限られた種類の印刷材料しか使用できない。ここでは、いわゆる"バイオプラスチック" が主に使用されている。これはトウモロコシをベースとしたもので、一般に工業用途の技術的要件には耐えられない。というのも、このプラスチックは45℃以上の温度ですでに破損してしまうからだ。他の工業用3Dプリンターと比較して、"RepRap Industrial" 。これは、同等のシステムよりも25～30％程度低い。 Kühling&Kühlingが正しいことを証明する成功です。台数は増え続け、1年で4倍になりました。

高強度熱可塑性プラスチックや繊維入りプラスチックからゴム弾性材料まで、一定の基本仕様を満たすあらゆる材料を加工することができます。

シモン・キューリングは、適切なサプライヤーを探していた頃をこう振り返る："システムの開発を始めた当初は、古典的なボールベアリングを考えていました。しかし、これにはいくつかの欠点がありました。第一に、単価が約12ユーロと高価すぎること、第二に、使用温度が65℃で作動しなくなることです。この時点でシールに不具合が生じ始める。そして、シールが故障し始め、潤滑が摩耗する。" そのため、摺動面がプラスチック製のリニアすべり軸受が開発された。"コスト上の理由から、当初はアジア製品をテストしました」" 、シモン・キューリングは言う。"しかし、迅速かつ長期的な納期はもちろんのこと、私たちの要求を満たすものではありませんでした。"

ケーブル配線には、キールを拠点とする専門企業が、設置スペースが非常に小さく、特に動的な用途向けに開発された当社のE2マイクロシリーズのエネルギーチェーンを選択しました。さらに、3Dプリンター世代のリニアベアリングソリューションとして、dryspin® スピンドルガイド、drylin® R リニアすべり軸受、イグリデュール製リニアすべりフィルム® E7が使用されました。 従来の循環式ボールブッシュとは異なり、イグリデュール（® ）素材のリニアベアリングは、コスト効率が高く、同時に高性能なソリューションであることが証明されました。
このリニアベアリングは、騒音排出、移動加速度、連続温度耐性に対する高い要求を満たしています。さらに、生涯無潤滑リニアすべり軸受はメンテナンスフリーであるため、摩耗が特に少なく、耐用年数も長くなっています。
高速移動でもベアリングエレメントが正確に位置決めされ、振動がないため、3Dプリンターでも最適な生産結果を得ることができます。

イグスのリニアおよびドライブテクノロジー"drylin®" ® は、3Dプリンターの設計者にさまざまなコンポーネントを提供しています。 高性能プラスチック製リニアすべり軸受のもう一つの利点は、静粛性です。金属やセラミックボールのような機械的な転がり音はありません。

® "RepRap Industrial ：スチールシャフトとリニアガイドアダプター、 iglidur 高性能プラスチック製のスライディングフォイルが各軸をガイドし、リードスクリューとプラスチック製ねじナットが軸駆動部として使用されています。リニアすべり軸受は、循環式ボールブッシュと同じ設計で、経済的で取り付けが簡単です。また、振動を減衰させます。3Dプリンティングでは大きな力は発生しませんが、急激な加速度が発生するため、この点がより重要になります。このため、軸は軽量でなければなりません。" "®"

Kühling&Kühlingの3Dプリンターには、イグスの第2の主要事業部門である® 、プラスチック製エネルギーチェーンの製品も使用されている。ここで使用されている"E2 micro" ファミリーのチェーンは、非常に省スペースな設計、軽量、特に滑らかな転がり運動が特徴です。 プラスチック製エナジーチェーンの滑らかな輪郭は、挿入されたケーブルも保護します。

イグスのオンラインカタログ（® ）を見て、私たちはすでに製品群の概要と私たちに適した製品を知ることができました。しかし、大量の選択肢の中から適切なものを選ぶには、個人的な相談が大いに役立ちました。"

さらに、個々のコンポーネントの限界と可能性、可能な新開発について常に対話がありました。例えば、スライディング・ホイルの分野では、後者が適用された。現在発表されている"iglidur® E7" スライディングフィルムは、直線運動用に特別に開発された。その特長は、スチール、クロムメッキ鋼、あらゆる種類のステンレス鋼製のシャフトで、高い耐用年数と低い摩耗率にあります。使用温度範囲は-30～+80℃です。"E7" は、直径 10 ～ 50 mm のスライディングホイルとして利用でき、"drylin® R" シリーズのすべてのリニアハウジングと組み合わせることができます。