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

• Hvad var der behov for: Et aktivt hækspoilersystem
• Produktionsmetode: Selektiv lasersintring med lasersintringspulver
• Krav: Kompleks komponent, lave friktionskoefficienter, lav vægt, reduceret designtid og omkostninger
• Materiale: iglidur® i3
• Branche: Automobilindustrien
• Succes gennem samarbejde: Store tidsbesparelser, reducerede omkostninger, meget kompleks komponentstruktur kan fremstilles i ét stykke

Applikationen i oversigt:
"WING3D" konceptet fra OptiAMix forskningsprojektet er et hækspoilersystem der benytter 3D print til at opnå aktiv aerodynamik. Et af problemerne ved hækspoilere produceret ved konventionelle metoder er at der ikke er nogen måde at integrere hydraulik i monteringen. Samspillet mellem forskellige materialer, som aluminium og tribologisk optimerede iglidur polymerer, giver systemet en innovativ funktionalitet for justering af spoileren og øge slitageresistensen.
 

Højkomplekse glidelejer fremstillet af iglidur I3 tillader lavfriktions- og vedligeholdelsesfri drift (copyright: EDAG Engineering GmbH)

Problem

EDAG Group's OptiAMix forskningsprojekt med igus GmbH var rettet mod at fremstille en justerbar hækspoiler der ændrer position efter bilens aktuelle køredynamik. Aktiv spoilerjustering kræver slidstærke komponenter med lav friktionskoefficient. Der var brug for et robust materiale så der stadig var plads til at integrere hydraulikken. Med de konventionelle produktionsprocesser var implementeringen af de krævede højkomplekse lette komponenter næppe mulig, da planlægning og produktion af disse komponenter er for tidskrævende og kostbar.

Løsning

Men 3D print tillader design og print af hver komponent så den er både fuldt funktionel og visuelt attraktiv. Samtidig kan der benyttes et bredt udvalg af materialer, der tillader print af individuelle komponenter med lav vægt. Ved brug af glidelejer printet i 3D fra iglidur I3, en tribologisk optimeret igus polymer, kan hækspoileren aktiveres med markant lavere friktion og vedligeholdelse end ved normal plast. Den højtydende polymer har op til 30 gange slidstyrken af konventionelle lasersintringsmaterialer og er det perfekte materiale for justering af spoileren. I modsætning til produktionsmetoder som fræsning eller sprøjtestøbning, var det muligt at udføre det komplekse interiør af delen nemt og hurtigt via 3D print - på et sted.

Vedligeholdelsesfri takket være 3D printede lejeindsatser

3D printede glidelejer blev anvendt for hækspoilersystemet. Den store fordel ved denne procedure er hurtig print af højkomplekse komponenter der ikke kunne ske ved konventionelle produktionsprocesser. Den specielle form og det komplicerede interiør kan produceres i et stykke med additiv fremstilling. Dette reducerer omkostninger og gør produktionen effektiv. Specielt i det aktive spoilersystem er det vigtigt, at der er mulighed for justering med lav friktion. Hos igus GmbH, baseret i Köln, benyttes 3D print til at omdanne polymer iglidur I3, udviklet specielt til print, til glidelejer der er slidstærke og fastholder en lav friktion. De selvsmørende komponenter er også vedligeholdelsesfrie og ideelle for den aktive hækspoilerjustering.

En lavfriktions justering efter kørselsbetingelserne er ikke noget problem med glidelejer af iglidur I3.

Høje designkrav med fuld funktionalitet

En bionisk aluminiumsmontering blev produceret for spoileren og dens integrerede hydraulik. Den senste opnår op til 90 bar olietryk fra en stempelbevægelse, og tillader trinløs vinkeljustering fra 6° til 42°. Et elektrisk kabel for positions- og vinkelregistrerings sensor er installeret i monteringen, og tillader spoileren at justere aktivt efter køresituationen. Der er også taget højde for en bremsefunktion, med et LED bremselys i monteringen. 3D printede glidelejer blev også brugt for reduktion af friktionen. Alle komponenter der blev benyttet additiv produktion til, er tilpasset præcist til de andre komponenter uden at gå på kompromis med funktion eller æstetik ─ et fantastisk samspil mellem form og funktion der tager 3D print til et nyt designniveau.

Et attraktivt design og en høj funktionalitet er mulige takket være 3D print. (Copyright: EDAG Engineering GmbH)

Aktivt system uden kompromiser takket være
iglidur I3

iglidur I3 blev udviklet specielt til lasersintring, og har op til 30 gange slidstyrken af konventionelle lasersintringsmaterialer. Faste smøremidler integreret i polymer optimerer komponenternes glideegenskaber, og sikrer en særlig lang levetid på et udvalg af applikationsområder. iglidur I3 giver det aktive system den perfekte højtydende polymer det har brug for til at kombinere form og funktion. De selvsmørende dele fra den additive proces sikrer lavfriktions, vedligeholdelsesfri justering på spoilerens lejepunkt. Dette giver systemstyrke der ville være umulig med anden plast på dette punkt.

iglidur I3 SLS pulver