Aerodinámica activa, integración funcional y diseño atractivo: optimización multiobjetivo con impresión 3D

• Lo que se necesitaba: Sistema de alerón trasero activo
• Proceso de fabricación: Sinterizado selectivo por láser con polvo SLS
• Requisitos: Componente complejo, bajo coeficiente de fricción, bajo peso, tiempo y costes de diseño reducidos
• Material: iglidur® i3
• Industria: Industria del automóvil
• Éxito gracias a la cooperación: Gran ahorro de tiempo, costes reducidos, la estructura del componente altamente complejo se puede producir en una sola pieza

La aplicación de un vistazo:
El concepto "WING3D" del proyecto de investigación OptiAMix es un sistema de alerón trasero que permite una aerodinámica activa mediante impresión 3D. Entre otras cosas, los alerones traseros fabricados con métodos convencionales no ofrecían la posibilidad de integrar un sistema hidráulico en su montaje. La interacción de diferentes materiales, como el aluminio y el plástico iglidur® tribológicamente optimizado, ofrece al sistema un modo de funcionamiento innovador en el ajuste del alerón trasero con una resistencia a la abrasión simultáneamente mayor.

El proyecto de investigación OptiAMix del Grupo EDAG con igus® GmbH buscaba construir un alerón trasero ajustable que adaptara su posición a la dinámica de conducción del coche en función de la situación. El ajuste activo del alerón trasero requiere que los componentes sean resistentes al desgaste y tengan un bajo coeficiente de fricción. Se necesitaba un material robusto que, al mismo tiempo, ofreciera suficiente espacio en su diseño para el sistema hidráulico integrado. Utilizando procesos de fabricación convencionales, era casi imposible realizar los componentes ligeros de gran complejidad necesarios para ello, ya que la planificación y producción de estos componentes requiere demasiado tiempo y es muy costosa.

Con la impresión 3D, es posible diseñar e imprimir cada componente individual de forma que resulte totalmente funcional y atractivo a la vista. Al mismo tiempo, se puede utilizar una amplia variedad de materiales, lo que permite la impresión personalizada de los componentes ligeros. Al utilizar cojinetes de deslizamiento impresos en 3D hechos de iglidur® i3, un plástico tribológicamente optimizado de igus®, el sistema del alerón trasero puede funcionar con una fricción significativamente menor y sin necesidad de mantenimiento que con un plástico normal. En comparación con los materiales convencionales para la sinterización láser, el polímero de alto rendimiento tiene una resistencia a la abrasión hasta 30 veces mayor y es el material perfecto para ajustar el alerón trasero. A diferencia de procesos de fabricación como el fresado o el moldeo por inyección, las complejas zonas interiores del componente pudieron realizarse de forma rápida y sencilla en una sola pieza mediante impresión 3D.

Para el sistema del alerón trasero se utilizaron cojinetes lisos impresos en 3D. La gran ventaja del proceso es la rápida impresión de componentes muy complejos, que no pueden realizarse tan fácilmente con los procesos de fabricación convencionales. La forma especial y el complicado interior pueden producirse en una sola pieza mediante la fabricación aditiva. Esto reduce los costes y garantiza una producción eficiente. En el sistema de alerón trasero activo en particular, es importante permitir un ajuste de baja fricción. En igus® GmbH de Colonia, se procesa plástico iglidur® i3 especialmente desarrollado en impresión 3D para producir cojinetes lisos que son resistentes al desgaste y de baja fricción. Los componentes autolubricantes tampoco requieren mantenimiento y, por lo tanto, son ideales para el alerón trasero de ajuste activo.

Se fabricó un soporte biónico de aluminio para el alerón trasero con sistema hidráulico integrado. Se realiza mediante el movimiento de un pistón que utiliza una presión de aceite de hasta 90 bares, lo que permite ajustar continuamente el ángulo de ataque de 6° a 42°. Con la ayuda de un cable eléctrico integrado en el soporte para que el sensor determine la posición o el ángulo del alerón, éste se adapta activamente a la situación de conducción. También dispone de una función de frenado, que se complementa con una luz de freno LED integrada en el soporte. Además, se han utilizado cojinetes lisos impresos en 3D para reducir la fricción. Todos los componentes creados mediante fabricación aditiva se adaptan con precisión a los demás componentes respectivos sin tener que sacrificar la función ni la estética visual: una verdadera interacción de forma y función que se eleva a un nuevo nivel de diseño gracias a la impresión 3D.

El material iglidur® i3 ha sido especialmente desarrollado para el sinterizado por láser y tiene una resistencia a la abrasión hasta 30 veces mejor que los materiales SLS convencionales. Los finos lubricantes integrados en el plástico optimizan las propiedades de deslizamiento de los componentes, lo que promete una vida útil especialmente elevada en una amplia gama de aplicaciones. Con iglidur® i3, el sistema activo ha encontrado el polímero de alto rendimiento perfecto para combinar forma y función. Los componentes autolubricantes del proceso de aditivación permiten un ajuste de baja fricción y sin mantenimiento en los puntos de apoyo del alerón trasero. Esto garantiza una larga vida útil del sistema que no sería posible con otros plásticos en este momento.