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(來源:Renishaw)

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(來源:Renishaw)

在日前舉行的太平洋設計製造展(Pacific Design & Manufacturing Show)上,多家廠商展示在 3D 列印方面的最新技術進展,特別是將 3D 列印技術導入自行車的設計與製造過程,設計出3D 列印腳踏車原型,以及堅固耐用的自行車車架與金屬組裝配件。
Stratasys公司展示該公司以 3D 列印的 Trek 自行車原型。Renishaw公司製造的自行車車架採用以 3D 列印的鈦合金金屬,而腳踏車零件製造商Kappius則用 EOS 機器生產出複雜的金屬終端產品零件。

總部位於英國的Renishaw公司表示,透過採用該公司的「加層製造」(AM)技術,為Empire Cycles公司設計的 MX6-EVO 登山車製造出首款 3D 列印的金屬車架。另一款車座固定托架也用同樣的這種方法生產。鈦合金車架比起原先所用的鋁合金車架更輕33%,重量也從2.1公斤減輕至1.4公斤;而車座固定托架也比以前採用鋁合金時更輕44%,重是從360克減少到200克。這都是經由採用拓墣最佳化技術而實現的。

先進複雜的軟體是支持在航太與汽車設計中成功利用碳纖維複合材料以及其他創新的祕密武器之一。在這方面,它也用於以加層技術實現最佳化自行車車架,從而減少許多支撐結構所需的表面處理,避免因此而製造了許多的廢料。

雖然鈦合金車架採用部份生產的方式,再經由 Mouldlife 粘合劑接在一起,但仍十分堅固。車架和車座固定托架均採用 Renishaw AM250 雷射熔融系統。這台機器大小約為250 x 250 x 300 mm,可處理不?鋼、工具鋼、鋁合金、鈦合金、鈷鉻合金與鉻鎳鐵合金等金屬零件。該公司還製造出真空鑄造與注塑機。

Kappius Components表示目前還有一些問題尚待解決:自行車的所有複雜設計都能以 3D 列印來完成嗎?該公司自行設計直接影響乘坐的自行車零件,如輪軸與驅動配件。為了在開發過程調整不同世代的超大輪軸設計,從而取得能因應尺寸而準確快速迴轉的零件,該公司試用了 EOS 直接金屬雷射燒結(DMLS)製程。根據 EOS 案例研究,十速傳動系統配件可採用 EOSINT M 270 機器。所使用的材料是可熱處理的馬釘鋼(超硬度鐵鎳合金),它具有優異的硬度與強度。

透過以下圖集,看看以 3D 列印也能製造出十分堅固耐用的自行車車架以及金屬配件。

MX6 – EVO 登山自行車是由Empire Cycles公司設計,採用Renishaw公司製造的3D列印鈦合金車架與車座固定托架。

針對 Empire Cycles MX6-EVO 3D 登山車打造 3D 列印車座固定托架的整個開發過程。Renishaw與Empire兩家公司採用拓墣最佳化軟體重新設計車架與車座托架,並以加層製造實現最佳化。相較於以往採用鋁合金的設計,以3D列印的鈦合金車架更輕33%,車座托架也更輕44%。

整個自行車車架必須分段製造,連同車座固定托架經由一個 3D 建造模組製造出來。分段的鈦合金車架最後再以Mouldlife粘合劑接合在一起。

Renishaw採用AM250雷射熔融系統打造鈦合金自行車車架以及車座固定托架。這台機器體積約250 x 250 x 300 mm,可處理不?鋼、工具鋼、鋁合金、鈦合金、鈷鉻合金以及鉻鎳鐵合金等金屬。

Renishaw為3D列印自行車車架進行大規模的強度與力量測試。此處顯示針對車座固定托架所進行的垂直負重疲勞測試。

Kappius Components的自行車傳動變速系統設計採用輕巧耐用的超大尺寸後輪軸,並為其增加驅動力,經由踏板轉移更多的動力至鏈條與車輪。傳動變速系統中的三個零件──齒輪內環、齒輪驅動環以及咬合棘齒,都是以EOS 直接金屬雷射燒結(DMLS)出的馬釘鋼所製造的。

Trek Bicycle公司採用Stratasys公司的Connex2和Connex3多材料3D列印機製造出自行車零件原型以進行功能性測試。這兩種機器的材料是專為模型和原型所設計的,並非最終生產的零件。圖中在自行車車座上以3D呈現有限元素分析數據顏色來表示自行車手的壓力點。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Slideshow: 3D Printed Metal Bike Frames & Parts,by Ann R. Thryft, Senior Technical Editor, Materials & Assembly)

 資料來源:電子工程專輯

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    Shacho San 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()