Aérodynamisme actif, intégration fonctionnelle et design esthétique : trois objectifs optimisés avec l'impression 3D

• Ce qui était nécessaire : Système d'aileron arrière actif
• Procédé de fabrication : Frittage sélectif au laser avec poudre SLS
• Exigences : Composant complexe, faible coefficient de frottement, poids réduit, temps de conception et coûts réduits.
• Matériau : iglidur i3
• Secteur : Secteur automobile
• Succès grâce à la collaboration : Gain de temps important, coûts réduits, structure très complexe des pièces pouvant être fabriquée en une seule pièce.

L'application en un coup d'œil :
Le concept "WING3D" du projet de recherche OptiAMix est un système d'aile arrière qui permet une aérodynamique active grâce à l'impression 3D. Les ailerons arrière fabriqués selon des méthodes conventionnelles n'offraient notamment pas la possibilité d'intégrer un système hydraulique dans leur support. La combinaison de différents matériaux, comme l'aluminium et le plastique iglidur optimisé sur le plan tribologique, offre au système un mode de fonctionnement innovant pour le réglage de l'aileron arrière, tout en augmentant la résistance à l'abrasion.

Le projet de recherche OptiAMix du groupe EDAG avec igus GmbH a tenté de construire un aileron arrière réglable qui adapte sa position à la dynamique de conduite de la voiture en fonction de la situation. Le réglage actif de l'aileron arrière suppose que les composants soient résistants à l'usure et présentent de faibles coefficients de frottement. Un matériau robuste était nécessaire, mais dont la construction offrait en même temps suffisamment de place pour le système hydraulique intégré. Les méthodes de fabrication traditionnelles ne permettaient pas de réaliser les pièces légères très complexes nécessaires, car la conception et la fabrication de ces pièces sont trop longues et trop coûteuses.

Avec l'impression 3D, il est possible de concevoir et d'imprimer chaque composant de manière à ce qu'il soit à la fois pleinement fonctionnel et visuellement attrayant. En même temps, une grande variété de matériaux peut être utilisée, ce qui permet une impression individuelle des composants légers. Grâce à l'utilisation de paliers lisses imprimés en 3D en iglidur i3, un plastique igus optimisé sur le plan tribologique, le système d'aileron arrière peut fonctionner avec beaucoup moins de frottements et sans entretien qu'avec un plastique normal. Le polymère haute performance présente une résistance à l'abrasion jusqu'à 30 fois supérieure à celle des matériaux traditionnels utilisés pour le frittage laser et est le matériau parfait pour le réglage de l'aileron arrière. Contrairement aux procédés de fabrication tels que le fraisage ou le moulage par injection, l'impression 3D a permis de réaliser facilement et rapidement les zones internes complexes de la pièce en une seule pièce.

Des paliers lisses imprimés en 3D ont été utilisés pour le système d'aile arrière. Le grand avantage de ce procédé est l'impression rapide des composants très complexes, qui ne sont pas facilement réalisables avec les procédés de fabrication traditionnels. La forme spéciale et l'intérieur compliqué peuvent être fabriqués en une seule pièce grâce à la fabrication additive. Cela permet de réduire les coûts et d'assurer une production efficace. C'est justement dans le système d'aileron arrière actif qu'il est important de permettre un réglage avec peu de friction. Chez igus GmbH à Cologne, la matière plastique iglidur i3, spécialement développée à cet effet, est transformée par impression 3D en paliers lisses qui résistent à l'usure tout en présentant un faible frottement. Les composants autolubrifiants ne nécessitent en outre aucun entretien et sont donc parfaitement adaptés à l'aileron arrière à réglage actif.

Un support bionique en aluminium a été fabriqué pour l'aileron arrière avec un système hydraulique intégré. Celui-ci est réalisé par le mouvement d'un piston sous l'effet d'une pression d'huile pouvant atteindre 90 bars, ce qui permet de régler l'angle d'attaque en continu de 6° à 42°. À l'aide d'un câble électrique intégré dans le support pour le capteur destiné à déterminer la position ou l'angle de l'aile, celle-ci s'adapte activement à la situation de conduite. Une fonction de freinage est également prévue, complétée par un feu de freinage à LED intégré dans le support. En outre, des paliers lisses imprimés en 3D ont été utilisés pour réduire les frottements. Tous les composants issus de la fabrication additive sont adaptés avec précision aux autres composants sans pour autant perdre leur fonction ou leur esthétique - une véritable interaction entre la forme et la fonction, que l'impression 3D élève à un nouveau niveau de design.

Le matériau iglidur i3 a été spécialement développé pour le frittage laser et présente une résistance à l'abrasion jusqu'à 30 fois supérieure à celle des matériaux SLS traditionnels. Les lubrifiants fins intégrés dans le plastique optimisent les propriétés de glissement des composants, ce qui promet une durée de vie particulièrement longue dans de multiples domaines d'application. Avec l'iglidur i3, le système actif a trouvé le polymère haute performance parfait pour allier forme et fonction. Les composants autolubrifiants issus du procédé additif permettent un réglage avec peu de friction et sans entretien aux points d'appui de l'aile arrière. Cela garantit la longévité du système, ce qui ne serait pas possible avec d'autres plastiques à cet endroit.