A Renishaw legyártotta a világ első 3D-nyomtatási technológiával készült fém kerékpárvázát az Empire Cycles cég számára
Az Egyesült Királyságban egyedül a Renishaw gyártási programjában szerepel fémalkatrészek nyomtatására alkalmas, fémalapú additív gyártási folyamatokban használható gép; a cég egy vezető brit kerékpártervező és -gyártó vállalattal együttműködésben megalkotta a világ első 3D-nyomtatással készült fém kerékpárvázát.
Az Anglia északnyugat-angliai részén működő, kerékpártervezéssel és -gyártással foglalkozó brit Empire Cycles egyedülállónak számít az iparágban. A cég szenvedélyesen elkötelezett a nagyszerű brit mérnöki tudomány eredményeinek felhasználásával készülő, csúcskategóriás termékek gyártása iránt; innovatív formatervezési és műszaki megoldásokat kínál a világ hegyi- és downhill kerékpárosai számára. Együttműködésük során a Renishaw és az Empire Cycles az additív gyártásra optimalizálta a kerékpár kialakítását; ennek részeként számos olyan, lefelé néző felületet iktattak ki, amelyek egyébként alátámasztást igényeltek volna, ezáltal csökkentve az anyagpazarlás mértékét.
A szóban forgó hegyikerékpár tervezésekor az Empire Cycles számára alapvető szempont volt a Renishaw additív gyártási technológiájában rejlő előnyök kihasználása. Ez az eljárás olyan titánváz megalkotását teszi lehetővé, amely a topológiai optimalizálásnak köszönhetően egyszerre szilárd és könnyű – az új váz tömege körülbelül 33%-kal kisebb, mint az eredeti egységé. A titánötvözetből készült vázat additív eljárással, részegységenként gyártották le; a végső fázis a kész váz összeállítása volt. Ez számos előnnyel jár:
Tervezési szabadság
- Módosítások gyors végrehajtása; a terv egészen a gyártásig rugalmasan finomítható
- Topológiai optimalizálással kialakítható formák
- Maximális testre szabhatóság – az egyedi termékek éppen olyan egyszerűen gyárthatók, mint a nagy tételben készülő cikkek
Felépítés
- Összetett formájú, beépített merevítéssel rendelkező munkadarabok gyártásának lehetősége
- Üreges szerkezet
- Különféle jellemzők munkálhatók az alkatrészekbe, például a kerékpár tulajdonosának neve
Nagy teljesítményekre képes titánötvözet
- A nyeregtartó konzol 44%-kal könnyebb, mint az alumíniumötvözetből készült változat
- Különösen strapabíró – az EN 14766 szabvány szerint tesztelt
- Korrózióálló és tartós
Mennyire könnyű ez az anyag?
A teljes kerékpárváz összes szelvényét a nyereg tartókonzoljával együtt egyetlen alaplemezen, egyetlen fázisban gyártották le. A titánötvözetek sűrűsége nagyobb, mint az alumíniumötvözeteké; előbbiek relatív sűrűsége körülbelül 4 g/cm3, utóbbiaké pedig 3 g/cm3. Emiatt egy alkatrész titánötvözetből készült változata csak úgy tehető könnyebbé az alumíniumötvözetből készült verziónál, ha jelentősen módosítják a kialakítását, eltávolítva minden olyan anyagot, amely nem növeli az alkatrész általános szilárdságát.
Az alumíniumötvözetből készült eredeti nyeregtartó konzol tömege 360 g, az üreges titán verzióé pedig 200 g, ami 44%-os tömegcsökkentést jelent. Ez még csak az első fázis; további vizsgálatokkal és tesztekkel a tömeg még tovább mérsékelhető. Az eredeti kerékpárváz tömege 2100 g. Az additív gyártás előnyeinek kihasználását lehetővé tevő áttervezésnek köszönhetően az egység tömege 1400 g-ra esett vissza, ami 33%-os csökkenést jelent.
A piacon ugyan vannak ennél könnyebb, szénszálas anyagú kerékpárok is, azonban Chris Williams, az Empire Cycles ügyvezető igazgatója így foglalta össze az ezek vizsgálata során tapasztaltakat: „A szénszálas anyagok tartóssága nem hasonlítható a fémből készült kerékpárokéhoz; ezek az anyagok a normál közúti használatra készült kerékpárokhoz ugyan megfelelők, hegyről lefelé száguldva azonban már fennáll a váz sérülésének veszélye. Inkább több időt szánok a tervezésre a kerékpárok tökéletesítése és a garanciális panaszok megelőzése érdekében.”
Hogyan sikerült megvalósítani a projektet?
Mielőtt megkereste volna a Renishaw-t, Chris 3D-nyomtatással elkészítette az általa tervezett kerékpár életnagyságú modelljét, így pontosan tudta, mit is szeretne megvalósítani. A Renishaw eredetileg csak a nyeregtartó konzol optimalizálásában és gyártásában vállalt közreműködést, azonban miután ez sikeresnek bizonyult, úgy döntött, hogy az egész vázat górcső alá veszi. Chris a Renishaw alkalmazásokkal foglalkozó csapatának útmutatásai alapján módosította az eredeti terveit; a vázat az AM250 berendezés 300 mm-es munkamagasságának teljes kihasználása érdekében részegységekre bontotta.
Az Empire Cycles számára ezen gyártási módszer fő előnyét a jobb teljesítmény jelenti. Az alkalmazott műszaki megoldás a motorkerékpárokon és autókon használt préselt acél „önhordó” felépítés összes előnyével rendelkezik, azonban nincs szükség hozzá a szerszámok költséges fejlesztésére, amit egy kis gyártó nem tudna megengedni magának. A módszerben rejlő lehetőségeket még nem tudtuk teljesen feltérképezni, de a projekt fejlesztése reményeink szerint folytatódni fog. Mivel nincs szükség szerszámokra, ezért a gyártmánytervek folyamatosan módosíthatók; továbbá mivel az egyes alkatrészek előállításának költsége az alkatrész komplexitása helyett annak térfogatától függ, bizonyos különösen kis tömegű alkatrészek minimális költséggel gyárthatók le.
A különféle kötéstechnikai módszerek vizsgálata során a Mouldlife által gyártott ragasztókra és a műszaki szakértői szolgáltatásokat nyújtó 3M cég tesztlaboratóriumaira esett a választás. Az ezen a területen zajló fejlesztést továbbra is partnerség keretében tervezzük folytatni, olyan további kötéstechnikai újítások megalkotásának reményében, mint a különféle speciális felületi bevonatok. A kerekeket, az erőátviteli egységeket és a kerékpár elkészítéséhez szükséges egyéb alkatrészeket a Hope Technology Ltd. biztosította. Ez a projekt megmutatta, milyen nagyszerű eredményekre vezet az ügyfelekkel szoros együttműködésben végzett munka. Ha az Ön termékei között is van olyan alkatrész, amelynek előállításánál az additív gyártási technológia bevezetése jelentős előnyökkel járna, bővebb tájékoztatásért keresse meg a Renishaw helyi kereskedelmi képviseletét.
Tutti i documenti e le immagini sono protetti da copyright di Renishaw