Khí động học chủ động tích hợp chức năng và thiết kế hấp dẫn - tối ưu hóa đa mục tiêu với in 3D

• Những gì cần thiết: Hệ thống cánh sau chủ động
• Quy trình sản xuất: Thiêu kết laser chọn lọc với bột SLS
• Yêu cầu: Thành phần phức tạp, hệ số ma sát thấp, trọng lượng thấp, giảm thời gian và chi phí thiết kế
• Vật liệu: iglidur i3
• Ngành công nghiệp: Ngành công nghiệp ô tô
• Thành công thông qua hợp tác: Tiết kiệm thời gian cao, giảm chi phí, cấu trúc thành phần cực kỳ phức tạp có thể được sản xuất trong một sản phẩm

Tổng quan về ứng dụng:
Khái niệm "WING3D" của dự án nghiên cứu OptiAMix là hệ thống cánh sau cho phép khí động học chủ động thông qua in 3D. Trong số những thứ khác, cánh sau được sản xuất bằng các phương pháp thông thường không cung cấp tùy chọn tích hợp hệ thống thủy lực vào giá đỡ của chúng. Sự tương tác của các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như nhôm và nhựa iglidur được tối ưu hóa về mặt ma sát, cung cấp cho hệ thống một chế độ hoạt động sáng tạo trong việc điều chỉnh cánh sau đồng thời tăng khả năng chống mài mòn.

Dự án nghiên cứu OptiAMix của EDAG Group với igus ® GmbH nhằm mục đích chế tạo một cánh gió sau có thể điều chỉnh được, có thể điều chỉnh vị trí của nó theo động lực lái của xe tùy thuộc vào tình huống. Việc điều chỉnh chủ động cánh gió sau đòi hỏi các thành phần phải chống mài mòn và có hệ số ma sát thấp. Cần có một vật liệu chắc chắn, đồng thời cung cấp đủ không gian trong thiết kế cho hệ thống thủy lực tích hợp. Sử dụng các quy trình sản xuất thông thường, gần như không thể hiện thực hóa các thành phần nhẹ cực kỳ phức tạp cần thiết cho việc này, vì việc lập kế hoạch và sản xuất các thành phần này quá tốn thời gian và chi phí.

Với công nghệ in 3D, có thể thiết kế và in từng thành phần riêng lẻ theo cách vừa có đầy đủ chức năng vừa hấp dẫn về mặt thị giác. Đồng thời, có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau, cho phép in tùy chỉnh các thành phần nhẹ. Bằng cách sử dụng ổ trục trơn in 3D làm từ iglidur i3, một loại nhựa igus được tối ưu hóa về mặt ma sát, hệ thống cánh sau có thể được vận hành với ma sát ít hơn đáng kể và không cần bảo trì so với nhựa thông thường. So với các vật liệu thông thường để thiêu kết bằng laser, loại polymer hiệu suất cao này có khả năng chống mài mòn tốt hơn tới 30 lần và là vật liệu hoàn hảo để điều chỉnh cánh sau. Trái ngược với các quy trình sản xuất như phay hoặc đúc phun, các khu vực bên trong phức tạp của thành phần có thể được triển khai nhanh chóng và dễ dàng trong một mảnh duy nhất bằng cách sử dụng công nghệ in 3D.

Vòng bi trơn in 3D được sử dụng cho hệ thống cánh sau. Ưu điểm lớn của quy trình này là in nhanh các thành phần phức tạp cao, không thể thực hiện dễ dàng bằng các quy trình sản xuất thông thường. Hình dạng đặc biệt và phần bên trong phức tạp có thể được sản xuất chỉ trong một mảnh bằng cách sử dụng sản xuất bồi đắp. Điều này giúp giảm chi phí và đảm bảo sản xuất hiệu quả. Trong hệ thống cánh sau chủ động nói riêng, điều quan trọng là phải cho phép điều chỉnh ma sát thấp. Tại igus GmbH từ Cologne, nhựa iglidur i3 được phát triển đặc biệt được xử lý bằng phương pháp in 3D để sản xuất vòng bi trơn vừa chống mài mòn vừa có ma sát thấp. Các thành phần tự bôi trơn cũng không cần bảo trì và do đó lý tưởng cho cánh sau có thể điều chỉnh chủ động.

Giá đỡ bằng nhôm sinh học cho cánh sau tích hợp thủy lực đã được sản xuất. Điều này được thực hiện bằng chuyển động của piston sử dụng áp suất dầu lên đến 90 bar, cho phép điều chỉnh góc tấn liên tục từ 6° đến 42°. Với sự trợ giúp của cáp điện được tích hợp vào giá đỡ để cảm biến xác định vị trí hoặc góc của cánh, nó chủ động thích ứng với tình huống lái xe. Chức năng phanh cũng được cung cấp, được bổ sung bằng đèn phanh LED tích hợp trong giá đỡ. Ngoài ra, ổ trục trơn in 3D đã được sử dụng để giảm ma sát. Tất cả các thành phần được tạo ra bằng cách sử dụng sản xuất bồi đắp đều được điều chỉnh chính xác với các thành phần khác mà không phải hy sinh chức năng hoặc tính thẩm mỹ trực quan - một sự tương tác thực sự giữa hình thức và chức năng được nâng lên một cấp độ thiết kế mới thông qua in 3D.

Vật liệu iglidur i3 được phát triển đặc biệt để thiêu kết bằng laser và có khả năng chống mài mòn tốt hơn tới 30 lần so với vật liệu SLS thông thường. Các chất bôi trơn mịn tích hợp trong nhựa tối ưu hóa các đặc tính trượt của các thành phần, hứa hẹn tuổi thọ sử dụng đặc biệt cao trong nhiều ứng dụng khác nhau. Với iglidur i3, hệ thống hoạt động đã tìm thấy loại polyme hiệu suất cao hoàn hảo để kết hợp hình thức và chức năng. Các thành phần tự bôi trơn từ quy trình phụ gia cho phép ma sát thấp và không cần bảo trì điều chỉnh tại các điểm chịu lực của cánh sau. Điều này đảm bảo tuổi thọ sử dụng lâu dài cho hệ thống mà các loại nhựa khác hiện tại không thể có được.