Aerodinamica attiva, integrazione funzionale e un design accattivante – ottimizzazione con più obiettivi mediante stampa 3D

• Cosa serviva: Sistema di ala posteriore attiva
• Processo di produzione: Sinterizzazione laser selettiva con polvere SLS
• Requisiti: Componente complesso, basso coefficiente di attrito, peso ridotto, tempi di progettazione e costi ridotti
• Materiale: iglidur® i3
• Settore: Industria automobilistica
• Successo attraverso la cooperazione: Elevato risparmio di tempo, costi ridotti, struttura del componente altamente complessa realizzabile in un unico pezzo

L'applicazione in sintesi: Il
concetto "WING3D" del progetto di ricerca OptiAMix è un sistema di ala posteriore che consente un'aerodinamica attiva tramite stampa 3D. Tra le altre cose, le ali posteriori prodotte con metodi convenzionali non offrivano la possibilità di integrare un sistema idraulico nel loro supporto. L'interazione di diversi materiali, come alluminio e plastica iglidur® tribologicamente ottimizzata, offre al sistema una modalità di funzionamento innovativa nella regolazione dell'ala posteriore con contemporanea maggiore resistenza all'abrasione.

Il progetto di ricerca OptiAMix del gruppo EDAG con igus® GmbH ha cercato di costruire uno spoiler posteriore regolabile che adattasse la sua posizione alla dinamica di guida dell'auto a seconda della situazione. La regolazione attiva dello spoiler posteriore richiede che i componenti siano resistenti all'usura e abbiano un basso coefficiente di attrito. Era richiesto un materiale robusto, che allo stesso tempo offrisse abbastanza spazio nella sua progettazione per l'idraulica integrata. Utilizzando processi di produzione convenzionali, era quasi impossibile realizzare i componenti leggeri altamente complessi richiesti per questo, poiché la pianificazione e la produzione di questi componenti sono troppo dispendiose in termini di tempo e denaro.

Con la stampa 3D è possibile progettare e stampare ogni singolo componente in modo che sia completamente funzionale e visivamente accattivante. Allo stesso tempo, è possibile utilizzare un'ampia varietà di materiali, consentendo la stampa personalizzata dei componenti leggeri. Utilizzando cuscinetti a strisciamento stampati in 3D realizzati in iglidur® i3, una plastica igus® tribologicamente ottimizzata, il sistema dell'alettone posteriore può essere azionato con un attrito notevolmente inferiore e senza manutenzione rispetto a una normale plastica. Rispetto ai materiali convenzionali per la sinterizzazione laser, il polimero ad alte prestazioni ha una resistenza all'abrasione fino a 30 volte migliore ed è il materiale perfetto per la regolazione dell'alettone posteriore. Contrariamente ai processi di produzione come la fresatura o lo stampaggio a iniezione, le complesse aree interne del componente potrebbero essere implementate rapidamente e facilmente in un unico pezzo utilizzando la stampa 3D.

Per il sistema dell'alettone posteriore sono stati utilizzati cuscinetti a strisciamento stampati in 3D. Il grande vantaggio del processo è la stampa rapida di componenti altamente complessi, che non possono essere realizzati così facilmente utilizzando processi di produzione convenzionali. La forma speciale e l'interno complicato possono essere prodotti in un unico pezzo utilizzando la produzione additiva. Ciò riduce i costi e garantisce una produzione efficiente. In particolare nel sistema dell'alettone posteriore attivo, è importante consentire una regolazione a basso attrito. Presso igus® GmbH di Colonia, la plastica iglidur® i3 sviluppata appositamente viene lavorata nella stampa 3D per produrre cuscinetti a strisciamento che sono sia resistenti all'usura che a basso attrito. I componenti autolubrificanti sono inoltre esenti da manutenzione e quindi ideali per l'alettone posteriore regolabile attivamente.

È stato prodotto un supporto bionico in alluminio per l'alettone posteriore con sistema idraulico integrato. Ciò è realizzato dal movimento di un pistone con pressione dell'olio fino a 90 bar, che consente di regolare in modo continuo l'angolo di attacco da 6° a 42°. Con l'aiuto di un cavo elettrico integrato nella staffa per il sensore per determinare la posizione o l'angolazione dell'ala, si adatta attivamente alla situazione di guida. È inoltre prevista una funzione di frenata, che è completata da una luce di stop a LED integrata nel supporto. Inoltre, sono stati utilizzati cuscinetti a strisciamento stampati in 3D per ridurre l'attrito. Tutti i componenti creati utilizzando la produzione additiva sono adattati con precisione ai rispettivi altri componenti senza dover sacrificare la funzione o l'estetica visiva: una vera interazione di forma e funzione che viene elevata a un nuovo livello di design tramite la stampa 3D.

Il materiale iglidur® i3 è stato sviluppato appositamente per la sinterizzazione laser e ha una resistenza all'abrasione fino a 30 volte migliore rispetto ai materiali SLS convenzionali. Lubrificanti fini integrati nella plastica ottimizzano le proprietà di scorrimento dei componenti, il che promette una durata particolarmente elevata in un'ampia gamma di applicazioni. Con iglidur® i3, il sistema attivo ha trovato il polimero ad alte prestazioni perfetto per combinare forma e funzione. I componenti autolubrificanti del processo additivo consentono una regolazione a basso attrito e senza manutenzione nei punti di appoggio dell'alettone posteriore. Ciò garantisce una lunga durata del sistema che non sarebbe possibile con altre materie plastiche a questo punto.