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

• O que era necessário: um sistema de spoiler traseiro ativo
• Método de produção:  Sinterização a laser seletiva com pó de sinterização a laser
• Requisitos: componentes complexos, baixo coeficiente de atrito, leves, custo e tempo de projeto reduzidos
• Material:iglidur i3
• Indústria:Automóvel
• Sucesso através da colaboração: Poupança de tempo, custos reduzidos, e componentes altamente complexos produzidos numa só peça

A aplicação:
O conceito "WING3D" do projeto de investigação OptiAMix é um sistema de spoiler traseiro que utiliza a impressão 3D para conseguir uma aerodinâmica ativa. Um dos problemas com spoilers traseiros fabricados com métodos convencionais é que não havia forma de integrar a hidráulica no suporte. A interação de vários materiais, tais como alumínio e polímeros iglidur tribologicamente otimizados, proporciona ao sistema uma funcionalidade inovadora para ajustar o spoiler enquanto aumenta a resistência ao desgaste.
 

Casquilhos deslizantes altamente complexos em iglidur I3 possibilitam um funcionamento com de baixo atrito e isento de manutenção(copyright: EDAG Engineering GmbH)

Problema

O projeto de investigação OptiAMix do Grupo EDAG com a igus GmbH visava construir um spoiler traseiro ajustável que mudava de posição com base na dinâmica de condução do carro. O ajuste ativo do spoiler requer componentes resistentes ao desgaste com um baixo coeficiente de atrito. Era necessário um material robusto para que ainda houvesse espaço suficiente para uma hidráulica integrada. Com os processos de fabrico convencionais, a implementação dos componentes leves altamente complexos necessários para tal era dificilmente exequível, uma vez que o planeamento e a produção destes componentes são demasiado demorados e dispendiosos.

Solução

Mas a impressão 3D permite que cada peça seja concebida e impressa de modo a ser totalmente funcional e visualmente apelativa. Ao mesmo tempo, pode ser utilizada uma grande variedade de materiais, permitindo uma impressão personalizada de componentes leves. Ao utilizar um casquilho deslizante impresso em 3D em iglidur I3, um polímero igus tribologicamente otimizado, o sistema de asa traseira pode ser operado com significativamente menos atrito e manutenção do que com um plástico normal. O polímero de elevada performance tem até 30 vezes a resistência ao desgaste dos materiais convencionais de sinterização a laser e é o material perfeito para ajustar o spoiler. Em contraste com os métodos de produção como a maquinação ou a injeção, foi possível realizar o interior complexo da peça através da impressão 3D de forma fácil e rápida - numa só peça.

Maintenance-free thanks to 3D printed plain bearing inserts

Foram também utilizados casquilhos deslizantes impressos em 3D num sistema de spoiler traseiro. A grande vantagem do procedimento é a impressão rápida dos componentes altamente complexos, o que não teria sido viável tão facilmente com os processos de fabrico convencionais. O formato especial e o interior complexo podem ser produzidos numa só peça com fabricação aditiva. Isto reduz os custos e torna a produção eficiente. Especialmente no sistema de spoiler ativo, é importante que seja possível um ajuste com baixo atrito. Na igus GmbH, sediada em Colónia, a impressão 3D é utilizada para transformar o iglidur I3, um polímero desenvolvido especificamente para impressão, em casquilhos deslizantes que são resistentes ao desgaste e de baixo atrito. As peças autolubrificadas são também isentas de manutenção e ideais para o ajuste do spoiler.

Um ajuste de baixo atrito à situação de condução não é problema com casquilhos iglidur I3.

Elevados requisitos de design com plena funcionalidade

Foi fabricado um suporte em alumínio para o spoiler e o seu sistema hidráulico integrado. Este último atinge até 90 bar de pressão de óleo a partir do movimento do pistão, permitindo um ajuste do ângulo sem degraus de 6° a 42°. Um cabo elétrico para o sensor de posição e deteção de ângulo é instalado no suporte, permitindo que o spoiler se ajuste automaticamente ao tipo de condução. Está também prevista uma função de travagem, complementada por uma luz de travão LED no suporte. Foram também utilizados casquilhos deslizantes impressos em 3D para reduzir o atrito. Todos os componentes para os quais foi utilizado o fabrico de aditivos são adaptados de forma precisa aos restantes sem comprometer a função ou estética - uma interação fantástica de forma e função que eleva a impressão em 3D para um novo nível de design.

Um desenho atrativo e uma elevada funcionalidade são possíveis graças à impressão 3D. (Copyright: EDAG Engineering GmbH)

Sistema ativo sem sacrifícios graças ao iglidur I3

O iglidur I3 foi desenvolvido especificamente para a sinterização a laser, e a sua resistência ao desgaste é até 30 vezes superior à dos materiais convencionais de sinterização a laser. Os lubrificantes sólidos integrados no polímero otimizam as propriedades de deslizamento das peças, assegurando uma duração de vida especialmente longa em várias áreas de aplicação. O iglidur I3 dá ao sistema ativo o polímero de elevada performance que necessita para combinar forma e função. As peças autolubrificadas criadas através do processo aditivo asseguram um ajuste de baixo atrito e isento de manutenção nos pontos de apoio do spoiler. Isto proporciona uma longa duração de vida do sistema que seria impossível neste momento com outros plásticos.

Pó SLS iglidur I3