Aktiv aerodynamik, funktionel integration og et attraktivt design ─ multiobjekt optimering med 3D print

• Hvad der var brug for: Aktivt system til bagvinge
• Fremstillingsproces: Selektiv lasersintring med SLS-pulver
• Krav: Kompleks komponent: Kompleks komponent, lav friktionskoefficient, lav vægt, reduceret designtid og -omkostninger
• Materiale: iglidur® i3
• Branche: Bilindustrien
• Succes gennem samarbejde: Store tidsbesparelser, reducerede omkostninger, meget kompleks komponentstruktur kan produceres i ét stykke

Et overblik over applikationen:
Konceptet "WING3D" fra OptiAMix-forskningsprojektet er et bagvingesystem, der muliggør aktiv aerodynamik ved hjælp af 3D-printning. De bagvinger, der blev produceret med konventionelle metoder, gav blandt andet ikke mulighed for at integrere et hydraulisk system i deres montering. Samspillet mellem forskellige materialer, såsom aluminium og tribologisk optimeret iglidur® plast, giver systemet en innovativ funktionsmåde i justeringen af bagvingen med samtidig øget slidstyrke.

EDAG Groups OptiAMix-forskningsprojekt med igus® GmbH havde til formål at bygge en justerbar hækspoiler, der tilpasser sin position til bilens køredynamik afhængigt af situationen. Den aktive justering af hækspoileren kræver, at komponenterne er slidstærke og har en lav friktionskoefficient. Der var brug for et robust materiale, som samtidig giver plads nok i designet til den integrerede hydraulik. Ved hjælp af konventionelle fremstillingsprocesser var det næsten umuligt at realisere de meget komplekse letvægtskomponenter, der kræves til dette, da planlægning og produktion af disse komponenter er for tidskrævende og kostbare.

Med 3D-print er det muligt at designe og printe hver enkelt komponent på en sådan måde, at den både er fuldt funktionel og visuelt tiltalende. Samtidig kan der bruges en lang række forskellige materialer, som gør det muligt at skræddersy printningen af letvægtskomponenterne. Ved at bruge 3D-printede glidelejer lavet af iglidur® i3, en tribologisk optimeret igus® plast, kan bagvingesystemet betjenes med betydeligt mindre friktion og vedligeholdelsesfrit end med en normal plast. Sammenlignet med konventionelle materialer til lasersintring har den højtydende polymer op til 30 gange bedre slidstyrke og er det perfekte materiale til justering af bagvingen. I modsætning til fremstillingsprocesser som fræsning eller sprøjtestøbning kunne de komplekse indre områder af komponenten implementeres hurtigt og nemt i et enkelt stykke ved hjælp af 3D-printning.

Der blev brugt 3D-printede glidelejer til bagvingesystemet. Den store fordel ved processen er den hurtige udskrivning af de meget komplekse komponenter, som ikke kan realiseres så let ved hjælp af konventionelle fremstillingsprocesser. Den særlige form og det komplicerede indre kan produceres i ét stykke ved hjælp af additiv fremstilling. Det reducerer omkostningerne og sikrer en effektiv produktion. Især i det aktive bagskærmssystem er det vigtigt at muliggøre justering med lav friktion. Hos igus® GmbH i Köln forarbejdes den specialudviklede iglidur® i3-plast i 3D-printning til fremstilling af glidelejer, der både er slidstærke og har lav friktion. De selvsmørende komponenter er også vedligeholdelsesfrie og derfor ideelt egnede til den aktivt justerbare bagvinge.

Der blev produceret en bionisk aluminiumsholder til bagvingen med integreret hydraulik. Det sker ved, at et stempel bevæger sig ved hjælp af et olietryk på op til 90 bar, hvilket gør det muligt at justere angrebsvinklen trinløst fra 6° til 42°. Ved hjælp af et elektrisk kabel, der er indbygget i beslaget til sensoren, der bestemmer vingens position eller vinkel, tilpasser den sig aktivt til kørselssituationen. Der er også en bremsefunktion, som suppleres af et integreret LED-bremselys i holderen. Derudover blev der brugt 3D-printede glidelejer for at reducere friktionen. Alle komponenter, der er skabt ved hjælp af additiv fremstilling, er præcist tilpasset de respektive andre komponenter uden at skulle ofre funktion eller visuel æstetik - et ægte samspil mellem form og funktion, der er løftet til et nyt designniveau gennem 3D-printning.

Materialet iglidur® i3 er specielt udviklet til lasersintring og har op til 30 gange bedre slidstyrke end konventionelle SLS-materialer. Fine smøremidler integreret i plasten optimerer komponenternes glideegenskaber, hvilket lover en særlig høj levetid i en lang række anvendelser. Med iglidur® i3 har det aktive system fundet den perfekte højtydende polymer til at kombinere form og funktion. De selvsmørende komponenter fra additivprocessen muliggør lavfriktions- og vedligeholdelsesfri justering ved bagvingens lejepunkter. Det sikrer en lang levetid for systemet, som ikke ville være mulig med andre plastmaterialer på dette tidspunkt.