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Cajas de rodamiento en 3D: Bowman revoluciona el sector de los rodamientos con piezas de alto rendimiento

Bowman fabrica piezas industriales impresas en 3D con tecnología HP

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Sector

Maquinaria y equipamiento industrial

Material

HP 3D de alta reutilización2 PA 11

Desafío

Producir una gama de rodamientos industriales de rodillos de dos piezas líderes del sector y fáciles de montar con un rendimiento optimizado.

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Tecnología

Tecnología HP Multi Jet Fusion

Impresora 3D HP Jet Fusion 4200

Resultados

Con la tecnología HP MJF, los ingenieros de Bowman han creado un nuevo diseño de cajas y sellos de rodamiento en 3D que les ha permitido mejorar ciertos aspectos del rodamiento.

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DESAFÍO

En busca de una tecnología revolucionaria

Las cajas de rodamiento pueden constituir uno de los factores más relevantes en el rendimiento de los rodamientos y son, además, el componente más complejo del rodamiento. 

Bowman International es un fabricante y proveedor de referencia en lo que respecta a los rodamientos lisos, tanto en el Reino Unido como en toda Europa. 

Su gama estándar de cajas de rodamiento se habría producido tradicionalmente con acero, bronce o aluminio, provocando ruido y vibración durante el funcionamiento, y afectando a la durabilidad del material y a la calidad de la pieza. 

Las geometrías excesivamente complejas impidieron que Bowman empleara procesos tradicionales, como el moldeado por inyección, en la fabricación de los miles de cajas de rodamiento que la empresa necesitaba fabricar al mes.

Bowman utilizó inicialmente tecnología SLS para la impresión 3D de herramientas y piezas. Sin embargo, esta tecnología incrementaba la probabilidad de que se produjeran deformaciones y propiedades mecánicas poco uniformes en la pieza final y, por lo tanto, no resultaba adecuada para producir herramientas impresas en 3D fiables. 

Ante este desafío, Bowman buscó nuevas formas de diseño y fabricación de sus piezas decantándose, posteriormente, por la tecnología HP Multi Jet Fusion (MJF, por sus siglas en inglés) para llevar la creación de prototipos a la producción y, finalmente, a la producción en serie, en especial en lo que se refiere a las cajas y sellos de rodamiento.

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«Consideramos que la tecnología HP MJF tiene un enorme futuro.
Lo que estamos haciendo abre un nuevo mundo de posibilidades».

Jacob Turner, jefe de producción aditiva, Bowman International

SOLUCIÓN

Cajas de rodamiento en 3D con HP Multi Jet Fusion

Sirviéndose de las prestaciones de diseño que ofrece la impresión 3D y, en concreto, HP MJF, los ingenieros de Bowman inventaron un nuevo diseño pendiente de patente para cajas y sellos de rodamiento en 3D, que a su vez les permitió modificar otros aspectos del rodamiento.

«Al crear un diseño más complejo, hemos podido simplificar el resto de componentes en el montaje de los rodamientos», declaró Chris Perry-Westlake, ingeniero de producción de Bowman. 

«De este modo, hemos conseguido reducir el número de los distintos componentes en stock hasta en un 75 %». 

La utilización de materiales HP 3D HR PA 11 ha permitido a Bowman imprimir piezas en 3D que:

  • Presentan una elongación de ruptura optimizada: aspecto crucial en el montaje de piezas.
  • Muestran un rendimiento mejorado.
  • Necesitan un menor mantenimiento y un menor número de piezas de repuesto.
  • Resultan más fáciles de montar y más baratas de fabricar, lo que supone una ventaja significativa cuando se utilizan en entornos industriales potencialmente hostiles.

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RESULTADOS

Optimización de las piezas industriales impresas en 3D

Bowman siguió imprimiendo rodamientos en 3D con HP MJF «dado que nos permitía producir entre 5 y 7 veces más de componentes en la misma cantidad de tiempo», declaró Perry-Westlake.

Tradicionalmente, los rodamientos en 3D requieren plazos comprendidos entre 12 y 14 semanas. Sin embargo, con la tecnología HP MJF para la impresión 3D, conseguíamos estas piezas industriales en un plazo de tan solo una semana. 

Al imprimir en 3D cajas de rodamiento con tecnología HP MJF, Jacob Turner, jefe de producción aditiva de Bowman, observó que «éramos capaces de aumentar la capacidad de carga total de los rodamientos en un 30 %, un 40 %, o incluso un 50%, ampliando la vida de un rodamiento de dos piezas tradicional entre 3 y 5 veces».

El nuevo diseño de rodamiento de rodillo de dos piezas incorpora en la actualidad cajas de rodamiento en 3D que no solo incrementan las capacidades de carga radiales en un 70 %, sino que además aumentan en un 1000 % la carga axial. Asimismo, los sellos impresos en 3D ofrecen mejores propiedades de desgaste y una mayor facilidad de uso.

«En nuestro caso, HP Multi Jet Fusion supuso un gran avance en términos de producción, número de piezas que podíamos crear y propiedades isotrópicas», declaró Turner.

En la actualidad, las avanzadas prestaciones de diseño y fabricación de Bowman se centran ahora en ofrecer rodamientos de dos piezas de JHB al mercado global y desarrollar nuevas aplicaciones, tanto en el ámbito de la fabricación aditiva como en el del diseño de rodamientos en 3D.

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Consulta otros casos prácticos

  1. Todas las imágenes son datos ofrecidos por cortesía del departamento de producción aditiva de Bowman
  2. Las soluciones de impresión 3D HP Jet Fusion que utilizan HP 3D de alta reutilización PA 11, ofrecen una tasa de reutilización de polvo de hasta el 70 %, lo que supone la producción de piezas funcionales en todos los lotes. En el caso de las pruebas, el material se envejece en verdaderas condiciones de impresión y se realiza el seguimiento del polvo durante generaciones (para su reutilización en el peor de los casos). Posteriormente, se fabrican piezas de cada generación y se prueban sus propiedades mecánicas y precisión.