Rolamentos de plástico reduzem o peso e melhoram a durabilidade

Quando o engenheiro Mark Doyle começou a elaborar planos para um exoesqueleto para apoiar os cirurgiões em 2012, ele queria desenvolver um produto leve que eles pudessem usar confortavelmente por longos períodos de tempo. Doyle e sua equipe da Levitate Technologies (San Diego, CA) tiveram que escolher cuidadosamente os produtos que seriam incluídos no dispositivo porque quaisquer onças adicionais poderiam tornar o dispositivo desconfortável e pesado, encerrando assim o desenvolvimento antes de entrar em produção.

"Pedir aos seres humanos que usem uma armação metálica e façam seu trabalho não é uma tarefa fácil", disse Joseph Zawaideh, vice-presidente de marketing e desenvolvimento de negócios da Levitate. "Precisávamos de algo leve, discreto e que pudesse se ajustar ao movimento do usuário confortavelmente e sem interferência no espaço de trabalho. Exigia atenção aos detalhes em cada parafuso e cada parafuso. Nossa mentalidade era 'se você não precisa, não adicione'."

O Airframe™ foi introduzido no mercado comercial em 2016. Embora funcionasse para cirurgiões, outros setores rapidamente souberam de sua disponibilidade, e a Levitate, vendo uma oportunidade de crescimento comercial significativo, mudou seu foco de marketing para clientes de manufatura. Projetado de forma semelhante a uma mochila, o Airframe pode ser ajustado a quase qualquer tamanho de corpo com uma estrutura e alças ajustáveis. O exoesqueleto suporta as extremidades superiores de profissionais e trabalhadores qualificados que são expostos a movimentos repetitivos do braço e/ou elevação estacionária do braço.

Doyle e sua equipe de engenheiros poderiam ter usado buchas de aço na aplicação. Em vez disso, eles escolheram rolamentos de plástico fabricados pela igus com sede na Alemanha. A empresa, que tem uma instalação em Rhode Island, fabrica uma variedade de produtos de plástico de engenharia que são autolubrificantes, leves e livres de manutenção. Todas essas propriedades, e muito mais, atraíram Doyle no projeto de The Airframe. Uma unidade contém 32 buchas plásticas da igus. “Existem muitos exoesqueletos no mercado”, disse Zawaideh. "Este é o mais leve que existe. É leve o suficiente para que os trabalhadores possam usá-lo o dia todo."

A chave para o peso leve da fuselagem são as buchas. Os rolamentos de aço são sempre muito mais pesados ​​do que os de plástico - até seis vezes mais pesados. Em uma aplicação como o exoesqueleto, as buchas de plástico projetadas provaram ser essenciais para manter o peso ao mínimo.

A bucha usada mais extensivamente no Airframe é a iglide® G300, que tem uma densidade de 1,46 g/cm3, um valor PV de 12.000 e uma resistência à tração de 30.460 a 68°. As aplicações típicas incluem cargas médias a altas, velocidades de deslizamento médias e temperaturas médias. "É um rolamento de uso geral e tem uma boa combinação de desgaste, baixo atrito e custo razoável", disse Doyle.

Doyle escolheu as buchas iglide® T500 e Z para resistir a temperaturas mais altas no exoesqueleto. A bucha T500, com densidade de 1,44 g/cm3, é resistente a temperaturas de até 482° e tem resistência à tração de 24.660 a 68°F. A bucha tem baixíssima absorção de umidade e resistência universal a produtos químicos. A bucha Z (densidade 1,40 g/cm3) é utilizada em aplicações que requerem altas cargas dinâmicas e resistência ao desgaste. Os rolamentos são adequados para temperaturas de até 482° e têm resistência à compressão de 9.425 psi. A série Z também oferece um módulo de elasticidade de 348.1000.

Doyle também selecionou a bucha iglide® M250 para o exoesqueleto — ela possui várias qualidades importantes, especialmente relacionadas à fabricação. Cada unidade pesa apenas 1,14/g/cm3, mas pode absorver a sujeira e amortecer a vibração, o que reduz o ruído e resulta em uma vida útil estendida para a fuselagem.

O uso de componentes de plástico no projeto do Airframe é consistente com as tendências crescentes na produção de plásticos. Em 2016, a produção global de plásticos atingiu 335 milhões de toneladas métricas. O mercado global de plásticos deve atingir cerca de US$ 654 bilhões até 2020, de acordo com um estudo de 2015 da Grand View Research, Inc.