Additive Fertigung Auf dem Weg zum neuen Rahmenkonzept durch den 3D-Druck

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Der Bike-Hersteller Pivot Cycles hat in seinem Prototypen für die neue Generation des Pivot Phoenix Downhill Specials Carbonrohre mit Aluminiumverbindern kombiniert. Das Unternehmen hat mit diesem Prototyp einen Rahmen entwickelt, der sowohl Carbon als auch 3D-gedruckte Titankomponenten enthält.

Die additive Fertigung wird in der Fahrradproduktion immer beliebter, da sie neue Designmöglichkeiten bietet und die Herstellung komplexer Teile ermöglicht, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer herzustellen sind. So nutzt auch Pivot Cycles den 3D-Druck bei seinen Pivot Phoenix Downhill Specials.

Das Fahrrad zeichnet sich vor allem durch seinen Aufbau und sein Antriebssystem mit doppelter Kette aus. Die herkömmlichen Aluminiummuffen wurden durch 3D-gedruckte Titanteile ersetzt, ein Verfahren, das ähnlich wie bei Atherom Bikes oder Möve Mobility angewendet wird. Möve kombinierte mit seiner Technologie VER-TEC 3D-gedruckte Titanmanschetten und hydrogeformte Titanrohre zu einem langlebigen Rahmen. Der Bereich der Pedalachse wird in 133 Gramm schwere Hülsensegmente unterteilt, die in 3D gedruckt und dann mit den hochwertigen Rohren verklebt werden. Diese Methode garantiert eine präzise Produktion, wodurch der Titanrahmen nicht nur funktional, sondern auch für die Massenproduktion geeignet ist.

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Obwohl der Prototyp von Pivot funktionstüchtig ist, dient er in erster Linie der weiteren Erforschung dieser neuen Herstellungsmethode. Das Unternehmen verfügt über ein F&E-Labor, in dem die Aluminiumkomponenten CNC-gefräst und die eigenen Carbonrohre hergestellt werden. Die Titanhülsen hingegen wurden ursprünglich von einem externen Anbieter mittels 3D-Druck hergestellt.

Titan für dünnwandigere Konstruktionen

Die Vorteile des 3D-Drucks bei der Herstellung von Titanhülsen liegen vor allem in der Möglichkeit, komplexe Designs und Formen zu erstellen. Titan wurde aufgrund seiner Robustheit gewählt, die es ermöglicht, dünnwandigere Konstruktionen herzustellen. Außerdem bietet der 3D-Druck im Vergleich zu dem leichteren Metall Aluminium mehr Freiheit bei der Komplexität und Form von Titan-Sleeves. So sind die Titanhülsen des Phoenix-Prototyps dünner und im Bereich des Tretlagers wurde das Design so gestaltet, dass es dem des serienmäßigen Carbonrads ähnelt.

Chris Cocalis, CEO von Pivot Cycles, erklärt: „Die Sleeves sind beeindruckend, aber am stolzesten sind wir auf die Entwicklung und den Herstellungsprozess der Carbonrohre. So können wir die spezifischen Formen schaffen, die wir für die Produktion benötigen, und gleichzeitig mit verschiedenen Materialien und Strukturen experimentieren, um das Fahrgefühl und die Gesamtleistung des Fahrgestells zu verbessern“.

Pivot weist darauf hin, dass das Gewicht des Prototyps noch nicht optimiert wurde, was bedeutet, dass es keinen signifikanten Gewichtsunterschied zwischen den beiden Fahrrädern gibt. Für zukünftige Projekte, bei denen das Gewicht ein entscheidenderer Faktor ist, könnten die Titanteile jedoch so konstruiert werden, dass sie 15-20 % leichter sind als die aus Aluminium. Derzeit ist eine Serienproduktion aufgrund der zu hohen Kosten nicht geplant. Das Unternehmen schätzt die Investition für das Phoenix-Ti/Carbon-Rahmenprojekt auf 15 000 bis 20 000 US-Dollar. Chris Cocalis betont, dass, wenn Serienmodelle mit diesem Design hergestellt würden und nur minimale Anpassungen vorgenommen würden, die Kosten zwar gesenkt werden könnten, aber immer noch zwei- bis dreimal so hoch wären wie bei einem herkömmlichen Serienrahmen.

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