Манжеты — уплотнительные элементы из эластичных материалов — широко используются в промышленности в гидравлических и пневматических системах.
Это расходный материал, который зачастую контактирует с агрессивной средой и от него требуется надёжная изоляция полостей с различной средой или давлением, герметизации как неподвижных, так и подвижных соединений.
Срок эксплуатации таких манжет обычно 150-300 часов.
Эксперты Stereotech провели опытные испытания и сравнение манжет, напечатанный в режиме 3D, 5D с оригинальными.
Манжеты производства Китая, России
Также своим опытом поделились наши коллеги из Югры. Им довелось сравнить разные варианты манжетов на цементный насос: китайского, российского производства, выточенные из полиуретана своими силами и напечатанный на 5D принтере Stereotech.
Оригинальные гидравлические манжеты европейского производства больше не доступны. Цена оригинальных манжетов была в районе 400-500 руб.
Промышленные предприятия тестируют манжеты китайских и российских производителей и констатируют, что качество нестабильное. Если с партией не повезло, то можно оформление возврата длится до 50 рабочих дней.
Цена таких манжет колеблется в районе 100-200 руб.
Срок эксплуатации редко превышает 200 часов.
Самостоятельное изготовление манжет
Точение
Поэтому пришлось самостоятельно изготавливать такие манжеты. Их можно сделать на токарном станке из полиуретана. В этом случае качество стабильное, манжеты служат не меньше, чем оригинальные импортные. Цена же такого изделия получается в районе 250 рублей.
Срок эксплуатации превышает 300 часов.
3D vs 5D печать
Пробовали печатать такие манжеты и на 5D принтере. Преимущества его перед 3D печатью в том, что дискретный характер STL-моделей приводит к тому, что окружности, которые должна воспроизвести печатающая головка (в том числе при изготовлении рабочих кромок уплотнения) аппроксимируются в виде ломаных линий. Т.е. при 3D печати получается не круг, а многоугольник.
На обычных моделях это незаметно глазу, но на уплотнениях подвижных соединений ломаная рабочая кромка не обеспечивает плотного контакта со стенками цилиндра. Этот недостаток может быть нивелирован сглаживанием модели (увеличением количества треугольников на поверхности), однако достаточное сглаживание больших изделий (>150 мм) приводит к резкому увеличению объёма файлов и длительности их обработки.
Кроме того, испытания манжет, полученных методом стандартной 3D печати, показали их склонность к расслоению при трении в условиях возвратно-поступательного движения.
Стоимость напечатанных манжет и в 5D и в 3D режиме с учетом амортизации — порядка 80 рублей.
Средний зафиксированный срок эксплуатации 5D-копий — 350 часов.
Образцы из TPV A80 показали полную герметизацию рабочего объёма цилиндра, утечек жидкости при прямом ходе поршня не наблюдалось. При обратном ходе поршня и создании разрежения в цилиндре происходило всасывание небольшого количества воздуха через зазор между уплотнением и внутренней поверхностью.
При длительных испытаниях отдельных образцов из этой серии в течение 48 и 240 ч. было обнаружено появление небольшой утечки через мелкие поры и трещины в теле самой манжеты. Дефекты были устранены настройкой режимов печати: подбором температурного режима печати, коэффициента подачи, геометрических параметров манжеты. Новые манжеты испытывались в течение 168, 336 и 672 ч, что сопоставимо со сроком работы оригинального изделия (~336 ч).
Считаем выгоду
Считаем выгоду, исходя из бесперебойной круглосуточной работы оборудования, на которое устанавливают такие манжеты.
8640 часов в год / 300 часов * 400 рублей = 11 520 руб. — стоимость эксплуатации 1 места под манжету в год — импортные манжеты.
8640 / 200 часов * 150 руб. = 6 480 руб. — стоимость эксплуатации 1 места под манжету в год — манжета китайского или отечественного производства.
8640 / 300 часов * 250 руб. = 7 200 руб. стоимость эксплуатации 1 места под манжету в год — копия — точение
8640 / 350 часов * 80 руб. = 1 975 руб. — стоимость эксплуатации 1 места под манжету в год — 5D копия с учетом амортизации.
Разницу в стоимости эксплуатации между разными видами манжет посчитать несложно. Теперь нужно умножить эту цифру на количество эксплуатируемых на предприятии мест для манжет и мы получим общую сумму экономии в год.
Для компании Grass эта цифра составила более миллиона рублей в год только на изготовлении таких манжет для укупорочного станка.
Мы и рекомендуем покупку 5D принтера Stereotech только в том случае, если сумма такой экономии более 1 миллиона рублей в год. Но стоит учитывать, что напечатать можно и другие детали.
И в этом расчете мы не приводим убытки от простоя, затраты на логистику и тому подобные неочевидные расходы, которые несет предприятие, когда партия подобных манжет приобретается некачественная и происходит их возврат и замена.
Как всегда будем рады ответить на вопросы по технологии 5Dtech.
