Aerodinâmica ativa, integração funcional e um design apelativo - otimização com vários objetivos com impressão 3D

• O que era necessário: Sistema de asa traseira ativa
• Processo de fabricação: Sinterização seletiva a laser com pó SLS
• Requisitos: Componente complexo, baixo coeficiente de atrito, baixo peso, tempo e custos de projeto reduzidos
• Material: iglidur® i3
• Setor: Indústria automotiva
• Sucesso por meio da cooperação: Grande economia de tempo, custos reduzidos, estrutura de componente altamente complexa pode ser produzida em uma única peça

A aplicação em um relance:
O conceito "WING3D" do projeto de pesquisa OptiAMix é um sistema de asa traseira que permite a aerodinâmica ativa por meio de impressão 3D. Entre outras coisas, as asas traseiras produzidas usando métodos convencionais não ofereciam a opção de integrar um sistema hidráulico em sua montagem. A interação de diferentes materiais, como o alumínio e o plástico iglidur® tribologicamente otimizado, oferece ao sistema um modo inovador de operação no ajuste da asa traseira, com aumento simultâneo da resistência à abrasão.

O projeto de pesquisa OptiAMix do Grupo EDAG com a igus® GmbH buscou construir um spoiler traseiro ajustável que adaptasse sua posição à dinâmica de direção do carro, dependendo da situação. O ajuste ativo do spoiler traseiro exige que os componentes sejam resistentes ao desgaste e tenham um baixo coeficiente de atrito. Era necessário um material robusto que, ao mesmo tempo, oferecesse espaço suficiente em seu design para o sistema hidráulico integrado. Usando processos de fabricação convencionais, era quase impossível realizar os componentes leves e altamente complexos necessários para isso, pois o planejamento e a produção desses componentes são muito demorados e caros.

Com a impressão 3D, é possível projetar e imprimir cada componente individual de forma que ele seja totalmente funcional e visualmente atraente. Ao mesmo tempo, uma grande variedade de materiais pode ser usada, permitindo a impressão personalizada dos componentes leves. Ao usar mancais lisos impressos em 3D feitos de iglidur® i3, um plástico tribologicamente otimizado da igus®, o sistema da asa traseira pode ser operado com muito menos atrito e sem manutenção do que com um plástico normal. Em comparação com os materiais convencionais para sinterização a laser, o polímero de alto desempenho tem resistência à abrasão até 30 vezes melhor e é o material perfeito para o ajuste da asa traseira. Ao contrário dos processos de fabricação, como fresagem ou moldagem por injeção, as complexas áreas internas do componente podem ser implementadas de forma rápida e fácil em uma única peça usando a impressão 3D.

Os mancais lisos impressos em 3D foram usados no sistema da asa traseira. A grande vantagem do processo é a impressão rápida de componentes altamente complexos, que não podem ser realizados tão facilmente usando processos de fabricação convencionais. O formato especial e o interior complicado podem ser produzidos em apenas uma peça usando a manufatura aditiva. Isso reduz os custos e garante uma produção eficiente. No sistema de asa traseira ativa, em particular, é importante permitir um ajuste de baixo atrito. Na igus® GmbH de Colônia, o plástico iglidur® i3 especialmente desenvolvido é processado em impressão 3D para produzir mancais lisos que são resistentes ao desgaste e de baixo atrito. Os componentes autolubrificantes também não precisam de manutenção e, portanto, são ideais para a asa traseira ativamente ajustável.

Foi produzido um suporte biônico de alumínio para a asa traseira com sistema hidráulico integrado. Isso é realizado pelo movimento de um pistão usando pressão de óleo de até 90 bar, o que permite que o ângulo de ataque seja ajustado continuamente de 6° a 42°. Com a ajuda de um cabo elétrico embutido no suporte do sensor para determinar a posição ou o ângulo da asa, ele se adapta ativamente à situação de condução. Também é fornecida uma função de frenagem, que é complementada por uma luz de freio de LED integrada no suporte. Além disso, foram usados mancais lisos impressos em 3D para reduzir o atrito. Todos os componentes criados usando a manufatura aditiva são adaptados com precisão aos respectivos outros componentes, sem precisar sacrificar a função ou a estética visual - uma verdadeira interação de forma e função que é elevada a um novo nível de design por meio da impressão 3D.

O material iglidur® i3 foi especialmente desenvolvido para sinterização a laser e tem resistência à abrasão até 30 vezes melhor do que os materiais SLS convencionais. Os lubrificantes finos integrados no plástico otimizam as propriedades de deslizamento dos componentes, o que promete uma vida útil particularmente alta em uma ampla gama de aplicações. Com o iglidur® i3, o sistema ativo encontrou o polímero de alto desempenho perfeito para combinar forma e função. Os componentes autolubrificantes do processo aditivo permitem um ajuste de baixo atrito e livre de manutenção nos pontos de apoio da asa traseira. Isso garante uma longa vida útil para o sistema, o que não seria possível com outros plásticos nesse momento.