Aktywna aerodynamika, funkcjonalna integracja i atrakcyjna konstrukcja - optymalizacja wielozadaniowa z wykorzystaniem druku 3D

• Co było potrzebne: Aktywny system tylnego skrzydła
• Proces produkcji: Selektywne spiekanie laserowe z proszkiem SLS
• Wymagania: Złożony komponent, niski współczynnik tarcia, niska waga, skrócenie czasu projektowania i obniżenie kosztów
• Materiał: iglidur® i3
• Przemysł: Przemysł motoryzacyjny
• Sukces dzięki współpracy: Duża oszczędność czasu, redukcja kosztów, bardzo złożona struktura komponentu może być wyprodukowana w jednym kawałku

Aplikacja w skrócie:
Koncepcja "WING3D" projektu badawczego OptiAMix to system tylnego skrzydła, który umożliwia aktywną aerodynamikę dzięki drukowaniu 3D. Między innymi, tylne skrzydła produkowane przy użyciu konwencjonalnych metod nie oferowały możliwości zintegrowania układu hydraulicznego z ich mocowaniem. Interakcja różnych materiałów, takich jak aluminium i trybologicznie zoptymalizowany plastik iglidur®, oferuje systemowi innowacyjny tryb pracy w zakresie regulacji tylnego skrzydła przy jednoczesnym zwiększeniu odporności na ścieranie.

Projekt badawczy OptiAMix grupy EDAG we współpracy z igus® GmbH miał na celu stworzenie regulowanego tylnego spojlera, który dostosowuje swoją pozycję do dynamiki jazdy samochodu w zależności od sytuacji. Aktywna regulacja tylnego spojlera wymaga, aby komponenty były odporne na zużycie i miały niski współczynnik tarcia. Potrzebny był wytrzymały materiał, który jednocześnie oferowałby wystarczająco dużo miejsca na zintegrowaną hydraulikę. Przy użyciu konwencjonalnych procesów produkcyjnych prawie niemożliwe było wykonanie wysoce złożonych lekkich komponentów wymaganych do tego celu, ponieważ planowanie i produkcja tych komponentów jest zbyt czasochłonna i kosztowna.

Dzięki drukowi 3D możliwe jest zaprojektowanie i wydrukowanie każdego pojedynczego komponentu w taki sposób, aby był zarówno w pełni funkcjonalny, jak i atrakcyjny wizualnie. Jednocześnie możliwe jest zastosowanie szerokiej gamy materiałów, umożliwiając drukowanie lekkich komponentów dostosowanych do indywidualnych potrzeb. Dzięki zastosowaniu drukowanych w 3D łożysk ślizgowych wykonanych z igliduru® i3, zoptymalizowanego trybologicznie tworzywa sztucznego igus®, system tylnego skrzydła może być obsługiwany przy znacznie mniejszym tarciu i bezobsługowo niż w przypadku zwykłego tworzywa sztucznego. W porównaniu z konwencjonalnymi materiałami do spiekania laserowego, wysokowydajny polimer ma do 30 razy lepszą odporność na ścieranie i jest idealnym materiałem do regulacji tylnego skrzydła. W przeciwieństwie do procesów produkcyjnych, takich jak frezowanie lub formowanie wtryskowe, złożone wewnętrzne obszary komponentu można szybko i łatwo wykonać w jednym kawałku za pomocą druku 3D.

W układzie tylnego skrzydła zastosowano łożyska ślizgowe wydrukowane w 3D. Ogromną zaletą tego procesu jest szybkie drukowanie bardzo złożonych komponentów, które nie mogą być tak łatwo wykonane przy użyciu konwencjonalnych procesów produkcyjnych. Specjalny kształt i skomplikowane wnętrze można wyprodukować w jednym kawałku przy użyciu produkcji addytywnej. Obniża to koszty i zapewnia wydajną produkcję. W szczególności w systemie aktywnego tylnego skrzydła ważne jest, aby umożliwić regulację o niskim współczynniku tarcia. W firmie igus® GmbH z Kolonii specjalnie opracowane tworzywo sztuczne iglidur® i3 jest przetwarzane w druku 3D w celu wytworzenia łożysk ślizgowych, które są zarówno odporne na zużycie, jak i mają niskie tarcie. Komponenty samosmarujące są również bezobsługowe i dlatego idealnie nadają się do aktywnie regulowanego tylnego skrzydła.

Wyprodukowano bioniczny aluminiowy uchwyt tylnego skrzydła ze zintegrowaną hydrauliką. Jest to realizowane przez ruch tłoka wykorzystującego ciśnienie oleju do 90 barów, co umożliwia płynną regulację kąta natarcia w zakresie od 6° do 42°. Za pomocą kabla elektrycznego wbudowanego we wspornik czujnika określającego położenie lub kąt skrzydła, aktywnie dostosowuje się ono do sytuacji na drodze. Zapewniono również funkcję hamowania, którą uzupełnia zintegrowane światło hamowania LED w uchwycie. Ponadto w celu zmniejszenia tarcia zastosowano łożyska ślizgowe wydrukowane w 3D. Wszystkie komponenty stworzone przy użyciu produkcji addytywnej są precyzyjnie dopasowane do odpowiednich innych komponentów bez konieczności poświęcania funkcji lub estetyki wizualnej - prawdziwa interakcja formy i funkcji, która została podniesiona na nowy poziom projektowania dzięki drukowi 3D.

Materiał iglidur® i3 został opracowany specjalnie do spiekania laserowego i ma do 30 razy lepszą odporność na ścieranie niż konwencjonalne materiały SLS. Drobne smary zintegrowane z tworzywem sztucznym optymalizują właściwości ślizgowe komponentów, co obiecuje szczególnie wysoką żywotność w szerokim zakresie zastosowań. Dzięki iglidur® i3, aktywny system znalazł idealny wysokowydajny polimer łączący formę i funkcję. Komponenty samosmarujące z procesu addytywnego umożliwiają niskie tarcie i bezobsługową regulację w punktach łożyskowania tylnego skrzydła. Zapewnia to długą żywotność systemu, która w tym momencie nie byłaby możliwa w przypadku innych tworzyw sztucznych.