Mountainbike Prototyp

Für Ingenieure und Industrie-Designer rückt der 3D-Druck hinsichtlich serientauglicher Bauteile und reduzierter Produktionsabläufe immer stärker in den Focus. Im Zusammenhang mit dem Themenkomplex Industrie 4.0 und der Individualisierung von Produkten ab Stückzahl 1 gewinnt der 3D-Druck ebenfalls an Bedeutung.
SLOGDESIGN und alphacam haben sich für ein Bike-Projekt zusammengeschlossen, um aufzuzeigen, wie weit der 3D-Druck und das neue Carbonfaser-verstärkte Nylon 12CF-Material bereits in diese nahe Zukunft reicht.

Die vorgestellte Hardtail Mountainbike-Studie ist das Ergebnis folgender Prozesskette:

Zuerst wird ein 3D-Scan zur Ermittlung der Körpermaße des Fahrers erstellt. Die Fahreigenschaften werden im Konfigurations-Programm definiert. Auf Basis dieser Informationen generiert eine App die individuelle Bike-Geometrie. Eine Auswahl an Designs, die Ausstattung und die Antriebsvariante können frei gewählt werden.
In der präsentierten Studie ist das Pinion-Bikegetriebe perfekt integriert. Im angedachten Konfigurator kann man jedoch auch einen Bosch, Brose oder Shimano E-Antrieb auswählen. Der Rahmen wird dann im Tretlagerbereich entsprechend der Befestigungspunkte angepasst und der Konfigurator visualisiert sogleich das perfekte Customized-Bike.
Anschließend wird das Bike auf einem FDM 3D-Produktionssystem von Stratasys gedruckt, die Komponenten montiert und schon geht´s auf die Piste.
 

Fazit:

Generell bietet der 3D-Druck enorme Vorteile im Schnittstellenbereich Mensch / Maschine und in der Individualisierung. 3D-Druck ermöglicht eine perfekt abgestimmte Ergonomie zwischen Rahmen, Sattel und Lenkereinheit. Er gestattet enorme Freiheiten im Design und in der Geometrie-Auslegung. Ein weiterer Vorteil ist die Integration von Funktionen in die Bauteile. In den Rahmen geclipste Brems- und Schaltzüge sowie die integrierte Sattelklemme der Gasdruckfeder-Sattelstütze sind im 3D-Druck einfach zu realisieren und im Nylon 12CF-Bike bereits umgesetzt.
Die Querschnitte des Hauptrahmens sind in Leichtbau konzipiert, mit einer wabenartigen Struktur im Innern. Die reliefartige Print-Oberfläche hat eine perfekte technische Optik und wird bewusst ohne Oberflächenfinish präsentiert. Nicht zu vergessen sind kurze Logistikwege und die Wertschöpfung in Deutschland.

Die Bike-Studie zeigt auf, dass das neue Nylon 12CF Material gefertigt auf dem Stratasys F900 3D-Drucker enorme Möglichkeiten bietet, einen Bike-Rahmen aus einem Stück zu drucken.

• Ober- und Unterrohr verlaufen nahezu parallel zum Steuerrohr
• die vom Lenker aus mit einer Gasdruckfeder höhenverstellbare Sattelstütze ist mit einer im Rahmen integrierten Sattelklemme fixiert
• Schalt- und Bremszüge werden am Unterrohr in den Rahmen geclipst und gehalten
• in der Gestaltung homogene Integration des Pinion-Getriebeblocks in den Rahmen
• baukastenartig aufgebautes 3D-CAD-Modell, auch ein Bosch-, Brose- oder Shimano E-Antrieb können eingebaut werden