Aktivní aerodynamika, funkční integrace a atraktivní design – optimalizace několika aspektů s pomocí 3D tisku

• Co bylo potřeba: Systém aktivního zadního křídla
• Výrobní proces: Selektivní laserové spékání s práškem SLS
• Požadavky: Požadavky: složitá součást, nízký koeficient tření, nízká hmotnost, zkrácení doby a nákladů na konstrukci.
• Materiál: iglidur® i3
• Odvětví: Výroba, zpracování a distribuce materiálu: Automobilový průmysl
• Úspěch díky spolupráci: Vysoká úspora času, snížení nákladů, možnost výroby velmi složité konstrukce součásti v jednom kuse

Aplikace na první pohled:
Koncept "WING3D" výzkumného projektu OptiAMix je systém zadního křídla, který umožňuje aktivní aerodynamiku prostřednictvím 3D tisku. Zadní křídla vyráběná konvenčními metodami mimo jiné nenabízela možnost integrace hydraulického systému do jejich uchycení. Souhra různých materiálů, jako je hliník a tribologicky optimalizovaný plast iglidur®, nabízí systém inovativní způsob fungování při nastavení zadního křídla se současně zvýšenou odolností proti oděru.

Cílem výzkumného projektu OptiAMix skupiny EDAG ve spolupráci se společností igus® GmbH bylo zkonstruovat nastavitelný zadní spoiler, který by svou polohu přizpůsoboval jízdní dynamice vozu v závislosti na situaci. Aktivní nastavení zadního spoileru vyžaduje, aby komponenty byly odolné proti opotřebení a měly nízký koeficient tření. Byl požadován robustní materiál, který by zároveň ve své konstrukci nabízel dostatek prostoru pro integrovanou hydrauliku. Při použití běžných výrobních postupů bylo téměř nemožné realizovat velmi složité lehké komponenty, které jsou k tomu zapotřebí, protože plánování a výroba těchto komponentů je příliš časově náročná a nákladná.

Díky 3D tisku je možné navrhnout a vytisknout každou jednotlivou součástku tak, aby byla plně funkční a zároveň vizuálně přitažlivá. Zároveň lze použít širokou škálu materiálů, což umožňuje tisk lehkých komponentů na míru. Díky použití 3D tištěných kluzných ložisek vyrobených z igliduru® i3, tribologicky optimalizovaného plastu igus®, lze systém zadního křídla provozovat s výrazně menším třením a bezúdržbově než s běžným plastem. V porovnání s běžnými materiály pro laserové spékání má vysoce výkonný polymer až 30krát lepší odolnost proti oděru a je ideálním materiálem pro seřízení zadního křídla. Na rozdíl od výrobních procesů, jako je frézování nebo vstřikování, bylo možné složité vnitřní oblasti součásti realizovat rychle a snadno z jednoho kusu pomocí 3D tisku.

Pro systém zadního křídla byla použita 3D tištěná kluzná ložiska. Velkou výhodou tohoto procesu je rychlý tisk velmi složitých součástí, které nelze tak snadno realizovat pomocí běžných výrobních postupů. Speciální tvar a komplikovaný interiér lze pomocí aditivní výroby vyrobit z jednoho kusu. To snižuje náklady a zajišťuje efektivní výrobu. Zejména u systému aktivního zadního křídla je důležité umožnit nastavení s nízkým třením. Ve společnosti igus® GmbH z Kolína nad Rýnem se při 3D tisku zpracovává speciálně vyvinutý plast iglidur® i3, z něhož se vyrábějí kluzná ložiska, která jsou odolná proti opotřebení a zároveň mají nízké tření. Tyto samomazné komponenty jsou navíc bezúdržbové, a proto se ideálně hodí pro aktivně nastavitelné zadní křídlo.

Byl vyroben bionický hliníkový držák zadního křídla s integrovanou hydraulikou. Ta je realizována pohybem pístu s využitím tlaku oleje až 90 barů, což umožňuje plynulé nastavení úhlu náběhu v rozsahu 6° až 42°. Pomocí elektrického kabelu zabudovaného do držáku pro čidlo určující polohu nebo úhel náběhu se křídlo aktivně přizpůsobuje jízdní situaci. K dispozici je také funkce brzdění, kterou doplňuje v držáku integrované brzdové světlo LED. Kromě toho byla pro snížení tření použita kluzná ložiska vytištěná na 3D tiskárně. Všechny komponenty vytvořené aditivní výrobou jsou přesně přizpůsobeny příslušným ostatním komponentům, aniž by musely být obětovány funkce nebo vizuální estetika - jde o skutečnou souhru formy a funkce, která je díky 3D tisku povýšena na novou úroveň designu.

Materiál iglidur® i3 byl vyvinut speciálně pro laserové spékání a má až 30krát lepší odolnost proti oděru než běžné materiály SLS. Jemná maziva integrovaná v plastu optimalizují kluzné vlastnosti součástí, což slibuje obzvláště vysokou životnost v širokém spektru aplikací. S iglidurem® i3 našel aktivní systém dokonalý vysoce výkonný polymer, který spojuje formu a funkci. Samomazné komponenty z aditivního procesu umožňují nízké tření a bezúdržbové seřízení v ložiskových bodech zadního křídla. Tím je zajištěna dlouhá životnost systému, která by u jiných plastů v tomto okamžiku nebyla možná.