놀라운 품질의 빈티지 자동차용 3D 프린팅 예비 부품

• What was needed: Replacement worm gear in the speedometer of a vintage car
• Manufacturing method: Selective laser sintering with laser sintering powder
• Requirements: Durability, precision, low price
• Material: iglidur I6
• Industry: Automotive
• Success through collaboration: Excellent precision; no abrasion; fast, cost-effective manufacture; no lubrication

The application at a glance:
Finding spare parts for vintage cars is usually difficult, if not impossible. It is a familiar problem and especially tough for exotic vehicles and rare models. Dr. Jörg Pühler, the owner of a 1924 Stanley 750B, was looking for a spare part for the mileage counter in his speedometer.
The original part had been completely ruined due to wear and the work done on the car by the previous owner. The igus online 3D printing service provided a remedy: the shaft needed, with worm gear and toothed gear, was printed cost-effectively and in a short time from the abrasion-resistant iglidur I6 SLS plastic.

금속 웜 기어(구형)과 iglidur I6 (신형)으로 제작된 3D 프린팅 폴리머 웜 기어의 비교. 출처: Dr. Jörg Pühler

문제

Stewart Warner 속도계에서 입력 샤프트의 웜과 맞물리는 첫 번째 중간 샤프트의 기어는 더이상 작동하지 않았습니다.  피니언은 더 이상 웜 기어와 맞물리지 않았습니다. 이전 소유자가 속도계에서 수행한 작업으로 인해 정확한 치수를 측정하는 것이 불가능했습니다. 예비 부품의 제조에는 안정적이고 고정밀이 가능하며 연속 사용에 적합한 재료가 필요했습니다.  

솔루션 제시

이구스 3D 프린팅 서비스를 통해 iglidur I6 재질로 완벽하게 작동하는 예비 부품을 제작했습니다. 레이저 소결 방법을 사용한 빠르고 비용 효율적인 제조 덕분에 빈티지 자동차 소유자가 실제로 여러 부품 변형을 테스트하는 것은 간단한 문제였습니다. 통합 고체 윤활제와 함께 사용되는 고성능 폴리머 덕분에 더 이상 윤활이 필요없습니다. 2,000마일 이상 주행한 후에도 마모 흔적이 감지되지 않았습니다.  

속도계의 웜 기어가 마모된 원인은 무엇입니까?

1924 년에 제작된 Stanley 750B 빈티지 자동차의 속도계는 더 이상 작동하지 않았는데 이는 마일리지 카운터에 결함이있었습니다. 결함의 원인은 첫 번째 중간 샤프트에 위치한 입력 샤프트의 웜과 맞 물리는 톱니 기어로 확인되었습니다. 마모로 인해 피니언은 더 이상 웜과 맞물리지 않았습니다.
 
문제는 3단 트립 미터 메커니즘으로 인해 발생: 다이얼의 축 방향 유격이 약 0.2mm이고 다이얼을 서로 밀착시키는 스프링 와셔가 없었습니다. 때때로 작은 전송 기어가 다이얼 사이에서 미끄러져 계수 메커니즘을 차단했습니다. 측면에 장착된 약간 구부러진 0.1mm 두께의 황동 와셔는 더 이상 막힘이 발생하지 않도록 축방향 작동을 제거했습니다.

시카고의 스튜어트 워너의 속도계의 M-9 유형은 예비 부품을 구입할 수 없었습니다. 출처: Dr. Jörg Pühler

작동하는 예비 부품을 얻기 위한 여러 번의 시도

결함의 원인이 제거된 후 예비 부품 제조를 시작할 수 있었습니다. FreeCAD 소프트웨어의 도움으로 Pühler 박사는 필요한 구성 요소의 3D 모델로 CAD 파일을 만드는데 성공했습니다. 이구스 3D 프린팅 서비스를 통한 첫 주문은 간편하게 처리되었으며 완성된 예비 부품을 불과 며칠 만에 받을 수 있었습니다. 
 
소재는 안정적이었고 아주 작은 디테일까지 완벽하게 재현되었습니다. 샤프트는 베어링에 즉시 장착되고 웜기어는 정확하게 장착되었습니다. 하지만, 기존 피니언이 너무 마모되어 기어의 예상 치수가 너무 작다는 것을 확인했습니다.  

기존 부품의 손상이 너무 커서 치수를 정확하게 측정할 수도 없었습니다. 출처: Dr. Jörg Pühler

3D 프린팅 예비 부품 테스트 : 내구성 테스트를 통과합니까?

CAD 모델에서 하나의 파라미터만 변경하면 두 번째 버전이 인쇄를 위해 빠르게 전송됩니다.  두 번째 샘플도 꽤 잘 작동하고 짧은 내구성 테스트를 통과했습니다. 그러나 낮은 회전 수에서 약간의 오작동이 나타나기 시작하면서 톱니 기어 모듈과 나선각를 적용한 세 번째 버전을 만들어야했습니다. 세 번째 샘플은 완벽하게 작동했고 올바르게 맞물렸습니다.
 
적층 제조의 큰 장점은 변경 사항을 적은 노력으로 신속하게 구현할 수 있다는 것입니다. 디지털 모델의 조정과 편리한 온라인 주문 프로세스 및 신속한 제조를 통해 프로토 타입 및 예비 부품의 조정을 빠르고 비용 효율적으로 구현할 수 있습니다..
 
3D 프린팅을 통한 예비 부품 제조의 어려움은 종종 적합한 3D 모델을 생성하는 것입니다. 인터넷에는 CAD 모델 생성을 위한 수많은 동영상 강의와 무료 온라인 툴이 있습니다. 이구스 웹 사이트에도 경험이 없는 사용자가 기어, 베어링 및 사다리꼴 리드 스크류 너트에 사용할 수 있는 몇 가지 무료 CAD 온라인 툴이 있습니다. 이 작업을 직접 하고 싶지 않은 사람들은 아마추어 및 기타 수리 계획을 위한 온라인 워크샵 웹 사이트에서3D 프린팅 예비 부품 설계에 대한 도움말을 찾아볼 수 있습니다.  

테스트 장비 – iglidur I6 재질의 3D 프린팅 웜기어 출처: Dr. Jörg Pühler

놀라운 품질의 빈티지 자동차용 3D 프린팅 예비 부품

샤프트가 테스트 장비에서 철저히 테스트 된 후 속도계에 장착되어 빈티지 자동차에 다시 설치되었습니다. iglidur 6의 우수한 장점은 폴리머의 통합 고체 윤활제 덕분에 사용자가 사용하는 부품이 금속으로 만들어져 있어도 구성품에 윤활을 하지 않아도 된다는 것입니다.  
 
2,000 마일 이상 사용 된 후에도 웜기어는 계속 양호한 상태를 유지하며 마모 흔적이 감지되지 않습니다. 사진에 보여지는 약간의 금속 마모 흔적은 구동 웜기어에서 발생하며 테스트 시작 단계에서 발생했지만 이후 사용 중에는 눈에 띄게 변하지 않았습니다.

2,000 마일을 주행한 후에도, 웜 기어에는 마모 흔적이 없었습니다. 출처: Dr. Jörg Pühler