Aktív aerodinamika, funkcionális integráció és vonzó megjelenés - többcélú optimalizálás 3D nyomtatással

• Amire szükség volt: Aktív hátsó szárnyrendszer
• Gyártási folyamat: Szelektív lézerszinterezés SLS porral
• Követelmények: Összetett alkatrész, alacsony súrlódási együttható, kis tömeg, csökkentett tervezési idő és költségek.
• Anyag: iglidur® i3
• Iparág: Autóipar
• Együttműködéssel elért siker: Nagy időmegtakarítás, csökkentett költségek, a rendkívül összetett alkatrészszerkezet egy darabban gyártható.

Az alkalmazás egy pillantásra:
Az OptiAMix kutatási projekt "WING3D" koncepciója egy hátsó szárnyrendszer, amely 3D nyomtatással teszi lehetővé az aktív aerodinamikát. A hagyományos módszerekkel gyártott hátsó szárnyak többek között nem kínáltak lehetőséget arra, hogy hidraulikus rendszert integráljanak a rögzítésükbe. A különböző anyagok, például az alumínium és a tribológiailag optimalizált iglidur® műanyag kölcsönhatása innovatív működési módot kínál a rendszer számára a hátsó szárny beállításában, egyidejűleg megnövelt kopásállósággal.

Az EDAG csoport OptiAMix kutatási projektje az igus® GmbH-val egy olyan állítható hátsó spoiler megépítésére irányult, amely helyzetétől függően az autó menetdinamikájához igazítja helyzetét. A hátsó spoiler aktív beállítása megköveteli, hogy az alkatrészek kopásállóak és alacsony súrlódási együtthatóval rendelkezzenek. Olyan robusztus anyagra volt szükség, amely ugyanakkor a kialakításában elegendő helyet biztosít a beépített hidraulikának. A hagyományos gyártási eljárásokkal szinte lehetetlen volt megvalósítani az ehhez szükséges rendkívül összetett, könnyűszerkezetes alkatrészeket, mivel ezek tervezése és gyártása túlságosan időigényes és költséges.

A 3D nyomtatással minden egyes alkatrész úgy tervezhető és nyomtatható ki, hogy az egyszerre legyen teljesen működőképes és vizuálisan is tetszetős. Ugyanakkor sokféle anyag használható, ami lehetővé teszi a könnyűszerkezetes alkatrészek személyre szabott nyomtatását. Az iglidur® i3, egy tribológiailag optimalizált igus® műanyagból készült, 3D-nyomtatott siklócsapágyak használatával a hátsó szárnyrendszer jelentősen kisebb súrlódással és karbantartásmentesen működtethető, mint egy normál műanyaggal. A lézerszinterezéshez használt hagyományos anyagokhoz képest a nagyteljesítményű polimer akár 30-szor jobb kopásállósággal rendelkezik, és tökéletes anyag a hátsó szárny beállításához. Az olyan gyártási eljárásokkal ellentétben, mint a marás vagy a fröccsöntés, az alkatrész összetett belső területei a 3D nyomtatással gyorsan és egyszerűen, egyetlen darabból megvalósíthatók.

A hátsó szárnyrendszerhez 3D-nyomtatott siklócsapágyakat használtak. Az eljárás nagy előnye a rendkívül összetett alkatrészek gyors nyomtatása, amely a hagyományos gyártási eljárásokkal nem valósítható meg ilyen egyszerűen. A különleges forma és a bonyolult belső részek egyetlen darabból készíthetők el az additív gyártás segítségével. Ez csökkenti a költségeket és hatékony gyártást biztosít. Különösen az aktív hátsó szárnyrendszer esetében fontos, hogy lehetővé váljon az alacsony súrlódású beállítás. A kölni igus® GmbH-nál a speciálisan kifejlesztett iglidur® i3 műanyagot 3D nyomtatással dolgozzák fel a kopásálló és alacsony súrlódású siklócsapágyak gyártásához. Az önkenő alkatrészek ráadásul karbantartásmentesek, ezért ideálisak az aktívan állítható hátsó szárnyhoz.

A hátsó szárnyhoz integrált hidraulikával ellátott bionikus alumíniumtartót készítettek. Ez egy dugattyú mozgatásával, akár 90 bar olajnyomással valósul meg, ami lehetővé teszi a támadási szög folyamatos beállítását 6° és 42° között. A szárny helyzetét vagy dőlésszögét meghatározó érzékelőnek a tartóba épített elektromos kábel segítségével a szárny aktívan alkalmazkodik a vezetési helyzethez. Fékezési funkcióval is rendelkezik, amelyet a tartóba integrált LED-es féklámpa egészít ki. Emellett 3D-nyomtatott siklócsapágyakat használtak a súrlódás csökkentése érdekében. Minden additív gyártással létrehozott alkatrész pontosan illeszkedik a többi alkatrészhez anélkül, hogy a funkció vagy a vizuális esztétika feláldozná - a forma és a funkció valódi kölcsönhatása, amelyet a 3D nyomtatás új tervezési szintre emel.

Az iglidur® i3 anyagot kifejezetten lézerszinterezéshez fejlesztették ki, és a hagyományos SLS-anyagoknál akár 30-szor jobb kopásállósággal rendelkezik. A műanyagba integrált finom kenőanyagok optimalizálják az alkatrészek csúszási tulajdonságait, ami különösen magas élettartamot ígér az alkalmazások széles körében. Az iglidur® i3 segítségével az aktív rendszer megtalálta a tökéletes nagy teljesítményű polimert a forma és a funkció ötvözésére. Az additív eljárásból származó önkenő komponensek alacsony súrlódású és karbantartásmentes beállítást tesznek lehetővé a hátsó szárny csapágyazási pontjain. Ez olyan hosszú élettartamot biztosít a rendszer számára, amely más műanyagokkal ezen a ponton nem lenne lehetséges.