Aerodinamică activă, integrare funcțională și un design atractiv - optimizare multi-obiectiv cu tipărire 3D

• Ce a fost necesar: Sistem activ de aripă spate
• Procesul de fabricație: Sinterizare selectivă cu laser cu pulbere SLS
• Cerințe: Componentă complexă, coeficient de frecare scăzut, greutate redusă, timp și costuri de proiectare reduse
• Material: iglidur® i3
• Industrie: Industria auto
• Succes prin cooperare: Economii mari de timp, costuri reduse, structura foarte complexă a componentelor poate fi produsă dintr-o singură bucată

Aplicația la o privire de ansamblu:
Conceptul "WING3D" al proiectului de cercetare OptiAMix este un sistem de aripă spate care permite aerodinamica activă prin imprimare 3D. Printre altele, aripile spate produse prin metode convenționale nu ofereau posibilitatea integrării unui sistem hidraulic în suportul lor. Interacțiunea dintre diferite materiale, cum ar fi aluminiul și plasticul iglidur® optimizat din punct de vedere tribologic, oferă sistemului un mod inovator de funcționare în ajustarea aripii spate, cu o rezistență sporită la abraziune în același timp.

Proiectul de cercetare OptiAMix al Grupului EDAG cu igus® GmbH a urmărit construirea unui spoiler spate reglabil care își adaptează poziția la dinamica de conducere a mașinii în funcție de situație. Reglarea activă a spoilerului spate necesită ca componentele să fie rezistente la uzură și să aibă un coeficient de frecare scăzut. A fost necesar un material robust, care, în același timp, să ofere suficient spațiu în designul său pentru sistemul hidraulic integrat. Cu ajutorul proceselor de fabricație convenționale, a fost aproape imposibil să se realizeze componentele ușoare extrem de complexe necesare în acest scop, deoarece planificarea și producția acestor componente necesită prea mult timp și sunt prea costisitoare.

Prin imprimarea 3D, este posibil să se proiecteze și să se imprime fiecare componentă individuală în așa fel încât să fie complet funcțională și atractivă din punct de vedere vizual. În același timp, poate fi utilizată o mare varietate de materiale, permițând imprimarea personalizată a componentelor ușoare. Prin utilizarea rulmenților netezi imprimați 3D din iglidur® i3, un plastic igus® optimizat din punct de vedere tribologic, sistemul aripii din spate poate funcționa cu mult mai puțină frecare și fără întreținere decât cu un plastic normal. Comparativ cu materialele convenționale pentru sinterizarea cu laser, polimerul de înaltă performanță are o rezistență la abraziune de până la 30 de ori mai bună și este materialul perfect pentru reglarea aripii spate. Spre deosebire de procesele de fabricație precum frezarea sau turnarea prin injecție, zonele interioare complexe ale componentei au putut fi implementate rapid și ușor într-o singură piesă cu ajutorul imprimării 3D.

Pentru sistemul aripii spate au fost utilizați rulmenți simpli imprimați 3D. Marele avantaj al procesului este imprimarea rapidă a componentelor extrem de complexe, care nu pot fi realizate atât de ușor folosind procese de fabricație convenționale. Forma specială și interiorul complicat pot fi produse dintr-o singură bucată folosind producția aditivă. Acest lucru reduce costurile și asigură o producție eficientă. În special în cazul sistemului activ al aripii spate, este important să se permită reglarea cu frecare redusă. La igus® GmbH din Köln, plasticul special dezvoltat iglidur® i3 este prelucrat prin imprimare 3D pentru a produce rulmenți netezi care sunt atât rezistenți la uzură, cât și cu frecare redusă. De asemenea, componentele autolubrifiante nu necesită întreținere și, prin urmare, sunt ideale pentru aripa spate reglabilă activ.

A fost produs un suport bionic din aluminiu pentru aripa spate cu sistem hidraulic integrat. Aceasta se realizează prin mișcarea unui piston care utilizează o presiune a uleiului de până la 90 bar, ceea ce permite reglarea continuă a unghiului de atac de la 6° la 42°. Cu ajutorul unui cablu electric încorporat în suportul pentru senzorul care determină poziția sau unghiul aripii, aceasta se adaptează activ la situația de condus. De asemenea, este prevăzută o funcție de frânare, care este completată de o lumină de frână LED integrată în suport. În plus, au fost utilizați rulmenți simpli imprimați 3D pentru a reduce frecarea. Toate componentele create cu ajutorul producției aditive sunt adaptate cu precizie la celelalte componente respective, fără a trebui să sacrifice funcția sau estetica vizuală - o adevărată interacțiune între formă și funcție care este ridicată la un nou nivel de design prin imprimarea 3D.

Materialul iglidur® i3 a fost special dezvoltat pentru sinterizarea cu laser și are o rezistență la abraziune de până la 30 de ori mai bună decât materialele SLS convenționale. Lubrifianții fini integrați în plastic optimizează proprietățile de alunecare ale componentelor, ceea ce promite o durată de viață deosebit de ridicată într-o gamă largă de aplicații. Cu iglidur® i3, sistemul activ a găsit polimerul perfect de înaltă performanță pentru a combina forma și funcția. Componentele autolubrifiante rezultate din procesul de aditivare permit reglarea cu frecare redusă și fără întreținere la punctele de sprijin ale aripii spate. Acest lucru asigură o durată lungă de viață a sistemului, care nu ar fi posibilă cu alte materiale plastice la acest punct.