Empire Cycles generativ gefertigter Fahrradrahmen

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1 Empire Cycles generativ gefertigter Fahrradrahmen 3/3/2014 Slide 1

2 Projekt Partner Seite 2

3 Empire cycles Hintergrundinformationen Empire cycles ist ein kleiner, britischer Fertigungsbetrieb für Fahrräder. Chris Williams der Inhaber, ist der Designer dieses Fahrrads. Herr Williams ist eigentlich Designer für Motocross Motorräder und hat erkannt, dass alternative Fertigungstechnologien auch für Downhill Mountainbikes genutzt werden können. Herr Williams experimentierte mit 3D Druck in Kunststoff, um verschiedene Prototypkomponenten aus Kunststoff und Aluminium. Ziel war es, einen solchen Fahrradrahmen im Oktober 2013 auf der TCT show in Nottingham auszustellen. Herr Williams kontaktierte Renishaw um zu sehen, ob dies auch in Metall funktioniert Seite 3

4 Empire cycles Empire MX-6 - Startpunkt für das Design Schwinge aus eine massiven Aluminiumblock zerspant Rohrförmiger Rahmen aus Einzelkomponenten verschweißt. Sitzhalterung aus Aluminiumguss Seite 4

5 Empire Cycles Erste Komponenten Existierendes Design war für Aluminiumguss optimiert Topologische Optimierung mit Altair s solidthinking Inspire 9.5 Software Nächste Iteration durch CAD Konstruktion Designüberarbeitung, Modelloptimierung durch Entfernung von Überhangbereichen, die sonst gestützt werden müssten. Produktion in Titan mit einer Wandstärke <1 mm Gewichtsreduzierung von 360 g auf 200 g Test mit 6-fachem britischen Standard 300,000 Zyklen mit 1.2 kn 3/3/2014 Seite 5 Slide 5

6 AM250 Additive Fertigungsmaschine Die AM250 verfügt über einen Bauraum von mm Schichtstärke 20 bis 100 µm Der komplette Rahmen wurde so umkonstruiert, dass alle Segmente in das zur Verfügung stehende Bauraumvolumen passen und jetzt in einem Job gefertigt werden können Die Segmente werden später mit einem 3M Klebstoff gefügt. Seite 6

7 Additive Fertigungstechnologie Als 3D-Druck bezeichnete und gefertigte Komponenten werden in Schichten aufgebaut Der Rohstoff ist in diesem Fall ein feines Metallpulver (mittlere Korngröße ca. 0,03 mm) Sehr dünne Pulverschichten ( z.b. 0,05 mm) werden im Bauraum ausgelegt Diese Schichten werden auf Basis von 3D CAD Daten erzeugt Die jeweilige Schicht wird mit einem 200 W-Laser vollständig aufgeschmolzen Dieser Vorgang wird wiederholt, bis das Bauteil komplett aus den einzelnen Schichten hergestellt ist. Seite 7

8 Baujobs des Rahmenkits Seite 8

9 Komplettiertes Fahrrad Seite 9

10 Impressionen des Rahmens Seite 10

11 Fakten Gewicht des Rahmens = 1400 g (im Vergleich zu 2100 g des Original Aluminiumrahmens) Bauzeit des Rahmenkits = ca. 90 Stunden Bauvolumen inkl. Stützkonstruktionen = 418 cm³ Seite 11

12 Vorteile Gestaltungsfreiheit Schnelle Entwicklung, hohe Flexibilität und die Chance Konstruktionen bis kurz vor der Produktion zu optimieren. Fähigkeit jegliche Formen durch Topologie-Optimierung herzustellen Ultimative Anpassungsmöglichkeiten auf kundenspezifische Anforderungen, bei Bedarf für jede neue Produktionscharge Konstruktion Komplexe Profile mit internen Versteifungen bzw. Strukturen Hohlstrukturen Einzelteilfertigung mit speziellen Features, z.b. kann der Namen des Besitzers in den Rahmen integriert werden Performance durch den Werkstoff Titan Sattelstütze 44% leichter als aus Aluminium Extreme Stabilität nach EN getestet Hohe Lebensdauer und Korrosionsbeständigkeit Seite 12

13 3D Druck die Zukunft London Science Museum Das Fahrrad in der Ausstellung vom 18. bis Renishaw ist Hauptsponsor dieser Ausstellung Die Muster stammen aus der Medizin, industriellen Anwendung und Kunst Seite 13

14 Zukünftiger Projektplan Das Ziel des Fahrrad-Projekts ist die Möglichkeiten der additiven Fertigung darzustellen. Beispiele: Ermüdungstest des Rahmens Test der Fahreigenschaften Test weiterer Konstruktionen um das Gewicht zu reduzieren Die Nottingham Universität to entwickelt Stützstrukturen mit größerer Festigkeit und besserer Eignung für die generative Fertigung WNT UK Ltd führt die spanende Bearbeitung kritischer Komponenten, wie der Schwinge durch Weitere Fügetechniken werden analysiert, inkl. Schweißen Unterstuchungen zur Wärmebehandlung und Warmumformung Unterstuchungen zur Polierfähigkeit und Eloxierbarkeit Seite 14

15 Danke Haben Sie Fragen? Weitere Informationen finden Sie unter Seite 15