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

• Co bylo zapotřebí: Aktivní systém zadního křídla
• Výrobní metoda: Selektivní laserové sintrování s práškem na laserové sintrování
• Požadavky: Komplexní součást, nízké koeficienty tření, malá hmotnost, kratší konstrukční doba a nižší náklady
• Materiál: iglidur I3
• Odvětví: Automobilový průmysl
• Výsledky úspěšné spolupráce: Významná časová úspora, nižší náklady, vysoce komplexní struktura součásti, kterou lze vyrobit v jednom dílu

Přehled aplikace:
Koncept „WING3D“ vytvořený v rámci výzkumného projektu OptiAMix je systém zadního křídla, který pomocí 3D tisku dosahuje aktivní aerodynamiky. Jedním z problémů zadních křídel vyrobených běžnými metodami je nemožnost integrovat hydrauliku do montážního mechanismu. Kombinace různých materiálů, jako jsou např. hliník a tribologicky optimalizované plasty iglidur, umožňuje inovativní funkce systému pro nastavení zadního křídla a zvýšení odolnosti proti otěru.
 

Vysoce komplexní kluzná ložiska z igliduru I3 umožňují nízké tření a bezúdržbový provoz (copyright: EDAG Engineering GmbH)

Problém

Výzkumný projekt OptiAMix společností EDAG Group a igus GmbH si dal za cíl vyvinout nastavitelné zadní křídlo, které mění polohu na základě momentální dynamiky jízdy automobilu. Aktivní nastavení zadního křídla vyžaduje součásti odolné proti opotřebení s nízkým koeficientem tření. Byl vyžadován robustní materiál, aby zbývalo dost místa na integrované hydraulické části. Při běžných výrobních postupech byla realizace velmi složitých lehkých součástí, které jsou k tomu zapotřebí, těžko proveditelná, protože jejich plánování a výroba jsou příliš časově náročné a nákladné.

Řešení

3D tisk ovšem umožňuje návrh a výrobu jednotlivých dílů, které jsou plně funkční a vizuálně atraktivní. Zároveň lze použít širokou škálu materiálů, což umožňuje výrobu lehkých součástí tiskem na míru. Při použití kluzných ložisek vytištěných 3D tiskem z igliduru 3, tribologicky optimalizovaného polymeru společnosti igus, lze systém zadního křídla ovládat s mnohem menším třením a údržbou než u normálních plastů. Vysoce výkonný polymer se vyznačuje až 30krát vyšší odolností proti otěru než běžné materiály laserového sintrování a výborně se tak hodí pro systém nastavení zadního křídla. Na rozdíl od výrobních metod, jako je frézování nebo vstřikování, bylo možné složitý vnitřek dílu zhotovit 3D tiskem snadno a rychle - v jednom kuse.

Bezúdržbové díky vložkám kluzného ložiska vyrobených 3D tiskem

Kluzná ložiska vyrobená 3D tiskem byla použita pro systém zadního křídla. Velkou výhodou tohoto postupu je rychlý tisk velmi složitých součástí, které by nebyly v běžných výrobních procesech tak snadno proveditelné. Speciální tvar a složitý interiér lze vyrobit aditivní výrobou z jediného kusu. Tím se sníží náklady a výroba se zefektivní. Zvláště v aktivním systému zadního křídla je důležitá možnost nastavení s nízkým třením. Společnost igus GmbH se sídlem v Kolíně nad Rýnem využívá 3D tisk a z polymeru vyvinutého přímo pro 3D tisk vyrábí kluzná ložiska, která jsou odolná proti opotřebení a současně se vyznačují nízkým třením. Samomazné díly jsou rovněž bezúdržbové a ideální pro aktivní nastavení zadního křídla.

S kluznými ložisky z igliduru I3 není problém přizpůsobit nízké tření jízdní situaci.

Vysoké požadavky na design a plná funkčnost

Pro křídlo a integrovanou hydrauliku byl vyroben bionický hliníkový montážní systém. Hydraulický systém dosahuje při pohybu pístu tlaku oleje až 90 bar, což umožňuje plynulé nastavení úhlu v rozsahu 6° až 42°. V montážním systému je instalován elektrický kabel pro senzor detekující polohu a úhel, takže se křídlo může aktivně přizpůsobovat podmínkám jízdy. Začleněna je i funkce brzdy, kterou doplňuje brzdová LED dioda v montážním systému. Pro snížení tření byla rovněž použita kluzná ložiska vyrobená 3D tiskem. Všechny součásti, u nichž byla použita aditivní výroba, jsou přesně adaptovány na ostatní součásti, aniž by byla narušena funkčnost nebo estetika – fantastická souhra tvaru a funkce, která posouvá 3D tisk na zcela novou úroveň designu.

3D tiskárna umožňuje vytvořit atraktivní design a vysokou funkčnost. (Copyright: EDAG Engineering GmbH)

Aktivní systém bez jakýchkoli kompromisů díky iglidur I3

iglidur I3 byl vyvinut přímo pro laserové sintrování a jeho odolnost proti otěru je až 30krát větší než u běžných materiálů laserového sintrování. Pevná maziva zabudovaná do polymeru optimalizují kluzné vlastnosti dílů a zajišťují mimořádně dlouhou životnost v celé řadě oblastí využití. iglidur I3 je vysoce výkonný polymer, který aktivnímu systému umožňuje zkombinovat tvar a funkčnost. Samomazné díly vyrobené aditivní metodou umožňují bezúdržbové nastavení s nízkým třením v ložiskových bodech zadního křídla. Dodávají tak systému odolnost, které by v tomto bodě ostatní plasty nikdy nedosáhly.

Prášek iglidur I3 SLS