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:Một hệ thống cánh gió phía sau hoạt động
• Phương pháp sản xuất: Thiêu kết laser chọn lọc với bột thiêu kết laser
• Các yêu cầu:Thành phần phức tạp, hệ số ma sát thấp, trọng lượng thấp, giảm thời gian thiết kế và chi phí
• Vật liệu: iglidur I3
• Ngành: Ô tô
• Thành công nhờ sự hợp tác: Tiết kiệm thời gian tuyệt vời, giảm chi phí, cấu trúc thành phần phức tạp cao có thể được sản xuất trong một bộ phận

Sơ lược về ứng dụng:
Mẫu concept "WING3D" từ dự án nghiên cứu OptiAMix là hệ thống cánh gió sau sử dụng in 3D để đạt được tính khí động học chủ động. Một trong những vấn đề đối với các hướng gió phía sau được sản xuất theo phương pháp thông thường là không có cách nào để tích hợp thủy lực vào giá đỡ. Sự tác động lẫn nhau của các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như nhôm và nhựa iglidur được tối ưu hóa ma sát, cung cấp cho hệ thống một chức năng sáng tạo để điều chỉnh cánh lướt gió đồng thời tăng khả năng chống mài mòn.
 

Ổ trượt trơn có độ phức tạp cao được làm bằng iglidur I3 giúp vận hành có độ ma sát thấp và không cần bảo trì (bản quyền: EDAG Engineering GmbH)

Vấn đề

Dự án nghiên cứu OptiAMix của Tập đoàn EDAG với igus GmbH nhằm mục đích xây dựng một cánh gió sau có thể điều chỉnh thay đổi vị trí dựa trên động lực lái xe theo tình huống của xe. Điều chỉnh cánh gió chủ động yêu cầu các bộ phận chịu mài mòn với hệ số ma sát thấp. Cần có một vật liệu chắc chắn để vẫn có đủ chỗ cho hệ thống thủy lực tích hợp. Với các quy trình sản xuất thông thường, việc thực hiện các thành phần nhẹ phức tạp cao cần thiết cho việc này là khó khả thi, vì việc lập kế hoạch và sản xuất các thành phần này quá tốn thời gian và chi phí.

Giải pháp

Nhưng in 3D cho phép từng bộ phận được thiết kế và in sao cho có đầy đủ chức năng và hấp dẫn về mặt thị giác. Đồng thời, có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau, cho phép in bộ phận có trọng lượng nhẹ tùy chỉnh. Bằng cách sử dụng các ổ trượt trơn in 3D 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 và bảo trì ít hơn đáng kể so với nhựa thông thường. Nhựa hiệu năng cao có khả năng chống mài mòn gấp 30 lần so với vật liệu in thiêu kết laser thông thường và là vật liệu hoàn hảo để điều chỉnh hướng gió. Trái ngược với các phương pháp sản xuất như phay hoặc đúc phun ép, có thể nhận ra nội thất phức tạp của bộ phận thông qua in 3D một cách dễ dàng và nhanh chóng - chỉ trong một mảnh.

Không cần bảo trì nhờ vào các ổ trượt chèn in 3D

Các ổ trượt in 3D được dùng trong hệ thống hướng gió sau. Ưu điểm lớn của quy trình này là in nhanh các thành phần phức tạp cao, điều này sẽ không khả thi dễ dàng như các quy trình sản xuất thông thường. Hình dạng đặc biệt và nội thất phức tạp có thể được sản xuất chỉ trong một mảnh với quá trình sản xuất bồi đắp. Điều này làm giảm chi phí và sản xuất hiệu quả. Đặc biệt là trong hệ thống cánh gió chủ động, điều quan trọng là có thể điều chỉnh ma sát thấp. Tại igus GmbH ở Cologne, in 3D được sử dụng để biến đổi nhựa iglidur I3 được phát triển đặc biệt để in thành ổ trượt trơn có khả năng chống mài mòn trong khi vẫn có độ ma sát thấp. Các bộ phận tự bôi trơn cũng không cần bảo trì và lý tưởng cho việc điều chỉnh cánh sau chủ động.

Điều chỉnh ma sát thấp phù hợp với tình huống lái xe không có vấn đề gì với ổ trượt từ iglidur I3.

Các yêu cầu thiết kế cao với đầy đủ chức năng

Một giá đỡ bằng nhôm bionic được sản xuất cho hướng gió và hệ thống thủy lực tích hợp của nó. Loại thứ hai đạt được áp suất dầu lên đến 90 khối từ chuyển động của pít tông, cho phép điều chỉnh góc vô cấp từ 6° đến 42°. Một cáp điện cho cảm biến phát hiện vị trí và góc được lắp vào giá đỡ, cho phép hướng gió chủ động điều chỉnh theo tình huống lái xe. Một cáp điện cảm biến phát hiện vị trí và được lắp vào giá đỡ, cho phép hướng gió chủ động theo tình huống lái xe. Các ổ trượt in 3D được dùng để giảm ma sát. Tất cả các thành phần mà sản xuất bồi đắp được sử dụng được điều chỉnh chính xác với các thành phần khác mà không ảnh hưởng đến chức năng hoặc thẩm mỹ - sự tương tác tuyệt vời giữa hình thức và chức năng giúp chuyển in 3D lên một cấp độ thiết kế mới.

Có thể có một thiết kế hấp dẫn và chức năng cao nhờ in 3D. (Bản quyền: EDAG Engineering GmbH)

Hệ thống hoạt động mà không cần mài mòn nhờ vào iglidur I3

iglidur I3 được phát triển đặc biệt cho quá trình in thiêu kết laser và khả năng chống mài mòn của nó lên đến 30 lần so với các vật liệu in thiêu kết laser thông thường. Các chất bôi trơn rắn tích hợp vào nhựa nhằm tối ưu hóa các tính chất trượt của thành phần, đảm bảo tuổi thọ vận hành lâu dài trong một loạt các lĩnh vực ứng dụng. iglidur I3 cung cấp cho hệ thống hoạt động một loại nhựa hiệu năng cao hoàn hảo mà nó cần để kết hợp hình thức và chức năng. Các bộ phận tự bôi trơn từ quá trình bồi đắp đảm bảo điều chỉnh ma sát thấp, không cần bảo trì tại các điểm ổ trục của cánh gió. Điều này mang lại độ bền của hệ thống mà ở thời điểm này không thể có với các loại nhựa khác.

bột iglidur I3 SLS