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

• Cosa serviva: un sistema di spoiler posteriore attivo
• Metodo di produzione: sinterizzazione laser selettiva con polvere SLS
• Requisiti: componente complesso, coefficiente d'attrito basso, peso ridotto, costi e tempi di progettazione contenuti
• Materiale: iglidur I3
• Settore:automotive
• Successo per il cliente: elevato risparmio di tempo, costi ridotti, struttura dei componenti altamente complessa realizzabile in pezzo unico

L'applicazione in sintesi:
il concetto "WING3D" del progetto di ricerca OptiAMix è un sistema per alettone posteriore che usa la stampa 3D per raggiungere un'aerodinamica attiva. Uno dei problemi degli spoiler posteriori prodotti con i metodi convenzionali era l'impossibilità di integrare l'idraulica nel sistema. L'interazione di vari materiali, quali alluminio e polimero iglidur tribologicamente ottimizzato, fornisce al sistema una funzionalità innovativa per regolare lo spoiler posteriore aumentandone la resistenza all'usura.
 

Cuscinetti altamente complessi realizzati in iglidur I3 rendono possibile un funzionamento ad attrito ridotto ed esente da manutenzione (copyright: EDAG Engineering GmbH)

Problema da risolvere

Il progetto di ricerca OptiAMix del gruppo EDAG aveva l'obiettivo di costruire, in collaborazione con igus GmbH, uno spoiler posteriore regolabile che cambiasse posizione in base alla dinamica di guida dell'auto. La regolazione attiva dello spoiler richiede componenti resistenti all'usura con un basso coefficiente d'attrito. Serviva un materiale robusto, che lasciasse abbastanza spazio per l'idraulica integrata. Dato il tempo e le risorse necessarie per sviluppare e produrre, era impossibile - con i processi di produzione convenzionali - realizzare componenti leggeri altamente complessi.

Soluzione

La stampa 3D invece consente di progettare e stampare qualsiasi particolare in modo che sia completamente funzionale ed esteticamente accattivante. Inoltre è possibile scegliere tra un'ampia gamma di materiali, il che consente la stampa di componenti leggeri personalizzati. I cuscinetti stampati in 3D con iglidur I3, un polimero igus tribologicamente ottimizzato, conferiscono al sistema dell'alettone posteriore proprietà di attrito ridotto e richiede meno manutenzione rispetto alla plastica normale. Il polimero ad alte prestazioni presenta una resistenza all'usura fino a 30 volte maggiore rispetto ai più comuni materiali per la sinterizzazione laser, risultando ideale per la regolazione dello spoiler. Rispetto ai metodi di produzione come fresatura o stampaggio a iniezione, è stato possibile realizzare il particolare tramite stampa 3D in modo rapido e semplice, in un unico pezzo.

Esenti da manutenzione grazie ai cuscinetti integrati stampati in 3D

Per il sistema per spoiler posteriore sono stati usati dei cuscinetti stampati in 3D. Il principale vantaggio di questo processo è di poter produrre velocemente componenti altamente complessi, difficilmente realizzabili nei processi di produzione convenzionali. Nonostante la speciale geometria e la complessità della parte è stato possibile produrre in un unico pezzo mediante produzione additiva. Risultato: contenimento dei costi e produzione più efficiente. Nel sistema per spoiler attivo è particolarmente importante la regolazione avvenga senza attrito. Presso igus GmbH, con sede a Colonia (Germania), la stampa 3D è usata per trasformare il polimero iglidur I3, sviluppato appositamente per la stampa, in particolari resistenti all'usura con attrito ridotto. Essendo autolubrificanti, i componenti risultano anche esenti da manutenzione e ideali per la regolazione attiva dell'alettone posteriore.

Regolazione ad attrito ridotto in base alla situazione di guida con cuscinetti in iglidur I3.

Elevati requisiti di progettazione con piena funzionalità

Per lo spoiler con idraulica integrata è stato realizzato un gruppo bionico in alluminio. Quest'ultimo raggiunge una pressione dell'olio fino a 90 bar mediante il movimento del pistone, consentendo una regolazione continua dell'angolo da 6° a 42°. Il gruppo comprende un cavo elettrico per il sensore di posizione e rilevazione dell'angolo, in modo che lo spoiler si adatti in modo attivo alla situazione di guida. È disponibile anche una funzione di frenata, a cui è abbinata una luce a LED di frenata nel gruppo. Per ridurre l'attrito sono stati usati anche cuscinetti stampati in 3D. Tutti i componenti per cui è stata usata la produzione additiva sono adattati in modo preciso agli altri componenti, senza comprometterne la funzione o l'estetica– un'interazione perfetta di forma e funzione che porta la stampa 3D a un nuovo livello di design.

Design accattivante e livello elevato di funzionalità sono il risultato della stampa 3D. (Copyright: EDAG Engineering GmbH)

Sistema attivo senza compromessi grazie a iglidur I3

iglidur I3 è stato appositamente sviluppato per la sinterizzazione laser, e la sua resistenza all'usura è fino a 30 volte maggiore di quella dei materiali convenzionali per la sinterizzazione laser. I lubrificanti solidi integrati nel polimero ottimizzano le proprietà di scorrimento delle parti, garantendo una durata d'esercizio molto lunga in diverse aree di applicazione. iglidur I3 rappresenta il polimero ad alte prestazioni perfetto per il sistema attivo, che combina forma e funzione. Le parti autolubrificanti realizzate con il processo additivo garantiscono un attrito ridotto e una regolazione esente da manutenzione nei punti di supporto dello spoiler. Ciò offre un sistema con una durabilità attualmente impossibile da raggiungere con altre plastiche.

Polvere SLS iglidur I3