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

• O que era necessário: Sistema de asa traseira ativa
• Processo de fabrico: Sinterização selectiva a laser com pó SLS
• Requisitos: Componente complexo, baixo coeficiente de fricção, baixo peso, tempo e custos de projeto reduzidos
• Material: iglidur® i3
• Indústria: Indústria automóvel
• Sucesso através da cooperação: Elevada poupança de tempo, custos reduzidos, estrutura de componente altamente complexa pode ser produzida numa só peça

A aplicação num relance:
O conceito "WING3D" do projeto de investigação OptiAMix é um sistema de asa traseira que permite uma aerodinâmica ativa através da impressão 3D. Entre outras coisas, as asas traseiras produzidas com métodos convencionais não ofereciam a opção de integrar um sistema hidráulico na sua montagem. A interação de diferentes materiais, como o alumínio e o plástico iglidur® tribologicamente optimizado, oferece ao sistema um modo de funcionamento inovador no ajuste da asa traseira com uma resistência à abrasão simultaneamente aumentada.

O projeto de investigação OptiAMix do Grupo EDAG com a igus® GmbH procurou construir um spoiler traseiro ajustável que adapta a sua posição à dinâmica de condução do carro, dependendo da situação. O ajuste ativo do spoiler traseiro requer que os componentes sejam resistentes ao desgaste e tenham um baixo coeficiente de fricção. Era necessário um material robusto, que ao mesmo tempo oferecesse espaço suficiente no seu design para o sistema hidráulico integrado. Utilizando processos de fabrico convencionais, era quase impossível realizar os componentes leves e altamente complexos necessários para este efeito, uma vez que o planeamento e a produção destes componentes são demasiado morosos e dispendiosos.

Com a impressão 3D, é possível conceber e imprimir cada componente individual de forma a que seja totalmente funcional e visualmente atrativo. Ao mesmo tempo, pode ser utilizada uma grande variedade de materiais, permitindo a impressão personalizada dos componentes leves. Ao utilizar casquilhos deslizantes impressos em 3D feitos de iglidur® i3, um plástico igus® tribologicamente optimizado, o sistema da asa traseira pode ser operado com significativamente menos fricção e sem manutenção do que com um plástico normal. Em comparação com os materiais convencionais para sinterização a laser, o polímero de alto desempenho tem uma resistência à abrasão até 30 vezes melhor e é o material perfeito para ajustar a asa traseira. Em contraste com processos de fabrico como a fresagem ou a moldagem por injeção, as complexas áreas interiores do componente podem ser implementadas rápida e facilmente numa única peça utilizando a impressão 3D.

Foram utilizadas chumaceiras impressas em 3D para o sistema da asa traseira. A grande vantagem do processo é a impressão rápida de componentes altamente complexos, que não podem ser realizados tão facilmente através de processos de fabrico convencionais. A forma especial e o interior complicado podem ser produzidos numa só peça utilizando o fabrico aditivo. Isto reduz os custos e garante uma produção eficiente. No sistema de asa traseira ativa, em particular, é importante permitir um ajuste de baixa fricção. Na igus® GmbH de Colónia, o plástico iglidur® i3 especialmente desenvolvido é processado em impressão 3D para produzir casquilhos deslizantes que são resistentes ao desgaste e de baixa fricção. Os componentes auto-lubrificantes também não necessitam de manutenção e, portanto, são ideais para a asa traseira ativamente ajustável.

Foi produzido um suporte biónico em alumínio para a asa traseira com sistema hidráulico integrado. Este é realizado através do movimento de um pistão com pressão de óleo até 90 bar, o que permite regular continuamente o ângulo de ataque de 6° a 42°. Com a ajuda de um cabo elétrico integrado no suporte do sensor para determinar a posição ou o ângulo da asa, esta adapta-se ativamente à situação de condução. Está igualmente prevista uma função de travagem, que é complementada por uma luz de travagem LED integrada no suporte. Além disso, foram utilizados casquilhos deslizantes impressos em 3D para reduzir o atrito. Todos os componentes criados com recurso ao fabrico aditivo são adaptados com precisão aos outros componentes respectivos, sem terem de sacrificar a função ou a estética visual - uma verdadeira interação entre forma e função que é elevada a um novo nível de design através da impressão 3D.

O material iglidur® i3 foi especialmente desenvolvido para sinterização a laser e tem uma resistência à abrasão até 30 vezes melhor do que os materiais SLS convencionais. Os lubrificantes finos integrados no plástico optimizam as propriedades de deslizamento dos componentes, o que promete uma vida útil particularmente elevada numa vasta gama de aplicações. Com o iglidur® i3, o sistema ativo encontrou o polímero de alta performance perfeito para combinar forma e função. Os componentes auto-lubrificantes do processo aditivo permitem um ajuste de baixa fricção e sem manutenção nos pontos de apoio da asa traseira. Isto garante uma longa vida útil do sistema, que não seria possível com outros plásticos nesta altura.