3D-Druck wird auch bei Fahrrad-Herstellern immer mehr verwendet. Bei den beiden Beispielen in diesem Beitrag geht es nicht um vollständig additiv gefertigt Rahmen, sondern um die innovative Kombination von 3D-gedruckten Verbindungselementen mit nicht additiv gefertigten Komponenten.
Atherton Bikes
Da einige Ingenieure des britischen Fahrradherstellers Atherton Bikes aus den Bereichen Formel 1 und Luft- / Raumfahrt kommen, ist ein grosses Know-how bezüglich additiver Fertigung und Verbundwerkstoffen vorhanden.
Diese Erfahrungen sind in die Entwicklung der Rahmen eingeflossen. Beim Design des Rahmens wurde die Topologie des Rahmens zudem optimiert.
Basierend auf den auftretenden Belastungen wird jeweils der optimalste Werkstoff eingesetzt. So eignen sich kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe gut für einfache Formen und Belastungen wie dem geraden, runden Rahmen-Unterrohr. Metalle wie Titan eignen sich wiederum gut, wenn die Formen komplexer sind und die Belastungen aus verschiedenen Richtungen kommen, wie am Tretlager.
Aus diesem Ansatz ist ein starker, langlebiger und trotzdem leichte Mountainbike-Rahmen entstanden, welcher Kohlefaserrohre mit additiv aus Titan (Ti6Al4V) hergestellten Verbindungsstücken perfekt kombiniert.
Die Wahl viel auf Titan, aufgrund des hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses in den Bereichen maximaler Belastung in Verbindung mit den Carbon-Verbundrohren welche sich durch ein hohes Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis auszeichnen.
Nach eine CNC-Nachbearbeitung der 3D-gedruckten Verbindungsstücke werden diese mit 2-Komponenten Epoxid-Klebstoff von Henkel mit den kohlefaserverstärkten Rohren verklebt.
Die additive Fertigung im SLM-Verfahren (Renishaw Ren AM 500Q) wurde unter anderem deswegen eingesetzt, weil sich das innovative Doppelüberlappungs-Scherverbindungs-Design nur mit 3D-Druck realisieren liess!
Dank der additiven Fertigung konnte ein grösseres Seitenverhältnis und dünnere Wände verwendet werden, als dies bei maschinell bearbeitetem oder gegossenem Titan möglich gewesen wäre.
Dank der innovativen Kombination aus 3D-gedruckten Verbindungen und Carbon-Verbundrohren können die Rahmen perfekt für den entsprechenden Fahrer massgeschneidert werden. Dazu muss der Kunde lediglich bei der Online-Bestellung drei Masse angeben.
Quelle: https://www.athertonbikes.com
Urwahn Bikes
Der deutsche Fahrradhersteller Urwahn Bikes setzt – im Gegensatz zu Atherton – nicht auf Hightech-Materialien, sondern auf den im Rahmnenbau traditionellen Werkstoff Stahl.
Das Design und die Konstruktion des Rahmens wurde jedoch von Grund auf neu gedacht und dabei wurden die Vorteile der 3D-Druck-Technologie genutzt.
Dank Topologieoptimierung mit der Software von Altair Inspire konnte das Gewicht des Stahlrahmens deutlich gesenkt werden – und dies bei gleichbleibender Steifigkeit. Beispielsweise konnte die Wandstärke der Rohre um 14% reduziert werden.
Die Rohre in Tropfenprofil aus hochfesten CrMo-Stahl werden mit einer Wandstärke von unter 0,9 mm nahtlos gezogen und mittels Präzisionstrennschleifen getrennt.
Die hochkomplexen, dünnwandigen Verbindungselemente werden mit der 3D-Druck-Technologie SLM (Selective Laser Melting) gefertigt.
Dank der additiven Fertigung konnte der Herstellungsprozess der komplexen Verbindungselemente drastisch verkürzt werden. Zudem werden keinrlei kostenintensive Werkzeuge zur Herstellung benötigt.
Die Rohre und Verbindungselemente werden durch regionale Rahmenbauer in traditioneller Handarbeit hartverlötet. Im Anschluss werden die Rahmen pulverbeschichtet und es erfolgt die Endmontage und Qualitätskontrolle.
Zwei grosse Vorteile der additiven Fertigung sind die grosse Design-Freiheit und die Möglichkeit der Funktionsintegration.
Durch die Nutzung von 3D-Druck hat Urwahn beide Vorteile gekonnt genutzt und elegant umgesetzt.
So ist beispielsweise in der 3D-gedruckten Sattelaufnahme auch gleich das LED-Rücklicht und eine innovative Sattelklemme integriert.
Auch das LED-Frontlicht mit zwei hellen Scheinwerfern konnte sehr elegant in das Steuerrohr integriert werden.
Quelle: https://www.urwahnbikes.com
https://miabicicletta.ch (Schweizer Urwahn Händler)
