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Leichtbau Dank additiver Fertigung zum individuellen und hochstabilen High-End-Mountainbike

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Das britische Start-up Robot Bike hat gemeinsam mit Altair Productdesign, Hieta Technologies und Renishaw ein vollständig auf Kundenwünsche anpassbares, additiv gefertigtes Mountainbike entwickelt. Zum Einsatz kamen die neuesten Design- und Fertigungstechniken.

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Brandneu ist das kundenspezifisch anpassbare Mountainbike vom britischen Start-up Robot Bike Company.
Brandneu ist das kundenspezifisch anpassbare Mountainbike vom britischen Start-up Robot Bike Company.
(Bild: Robot Bike)

In den letzten Jahren gab es einige interessante Beispiele, bei denen der 3D-Druck bzw. die additive Fertigung (AM) in der Fahrradbranche zum Einsatz kam. Allerdings hat man sich beim Einsatz dieser Fertigungsmethode bis heute eher auf Technologiedemonstratoren beschränkt. Im Mainstream-Markt hat sich diese Art der Herstellung noch nicht durchgesetzt. Die additive Fertigung ist für Fahrradhersteller jedoch sehr reizvoll, weil sie es ihnen ermöglicht, ganz auf die persönlichen Wünsche der Kunden einzugehen und jedes Fahrrad individuell anzupassen.

Dabei kommt es aber gerade beim Einsatz der additiven Fertigung auf das Design des Rades oder auch jedes anderen Produktes an. Die additive Fertigung bietet in Sachen Gestaltungsfreiheit Möglichkeiten, die andere Fertigungsmethoden nicht bieten. Um sie erfolgreich einzusetzen und das volle Potenzial des 3D-Druckes auszuschöpfen, bedarf es jedoch einer ganzen Reihe an Spezialfähigkeiten im Bereich Design und Berechnung.

High-End-Mountainbike nach Kundenwunsch

Das Unternehmen Robot Bike Company (RBC) ist ein Start-up aus Großbritannien, das von Ingenieuren aus der Luft- und Raumfahrt sowie von Mountainbike-Enthusiasten gegründet wurde. Die Gründer des Unternehmens haben früh erkannt, dass sich eine Kombination aus additiver Fertigung und Kohlefaser sehr gut für einen Fahrradrahmen eignet. Sie wollten, nach eigener Aussage, den „bestmöglichen Fahrradrahmen“ herstellen und die AM-Technologie verwenden, um ein High-End-Mountainbike zu entwickeln, das entsprechend den Kundenwünschen angepasst werden konnte. Bei jedem Fahrrad sollte der Rahmen individuell auf Gewicht, Größe und den Fahrstil zugeschnitten werden können. Außerdem war es den Jungunternehmern wichtig, akzeptable Lieferzeiten und Herstellungskosten zu bieten.

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Kohlefaser und additive Fertigung kombiniert

Auch wenn die Ingenieure der RBC bereits über umfangreiche Erfahrungen in der additiven Fertigung und der Entwicklung von Produkten und Systemen für die Luft- und Raumfahrt verfügten, wendete sich das Team an erfahrene Industriepartner, mit denen sie daran arbeiten konnten, aus ihren Ideen ein funktionierendes Geschäftsmodell zu machen. Im Rahmen dieses Projektes arbeitete das Team in der Folge mit Hieta Technologies, einem Spezialisten von Design- und Engineering-Lösungen für AM-Technologien, Renishaw, einem Anbieter von AM-Maschinen und mit Altair Productdesign, der Consulting und Services Abteilung Altairs, zusammen. Gemeinsam arbeiteten die Teams daran, die Vorteile der Flexibilität von AM durch den Einsatz von Design- und Optimierungstechniken bei der Auslegung des Bikes vollständig zu nutzen.

Hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht

Gerade das Gewicht spielt für Fahrradhersteller eine wichtige Rolle, da schwere Räder zur Fortbewegung mehr Energie benötigen. Ein Umstand, der insbesondere bei Offroad-Rädern ins Gewicht fällt, bei denen der Radfahrer das Bike auf unterschiedlichstem Terrain, inklusive starker Steigungen, fahren muss. Bei der Entwicklung eines Fahrrades darf die Gewichtsreduzierung jedoch keine negativen Auswirkungen auf die Festigkeit des Rahmens haben, da sich dies wiederum nachteilig auf das Fahrgefühl des Rades auswirkt und damit bei der Kaufentscheidung des Kunden ebenfalls eine wichtige Rolle spielt.

Leicht und steif dank Optimierungstechnologie

Um ein kundespezifisch angepasstes, hochstabiles Fahrrad in Leichtbauweise zu liefern, wurde der Rahmen des Rades aus Kohlefaser angefertigt, ein in der Industrie weit verbreitetes Material. Die Kohlefaserrohre sowie auch andere Komponenten und Systeme des Rades wurden mit additiv gefertigten „Knoten“ aus Titan verbunden. Diese wurden basierend auf den individuellen Vorgaben des jeweiligen Fahrers erstellt. Das Engineering-Team von Altair Productdesign wurde mit der Optimierung dieser Verbindungselemente beauftragt. Unter den zu optimierenden Komponenten des Rades befinden sich der Gabelschaft, die Sattelstütze sowie die Ösen der Kettenstrebe. Bei diesen Komponenten wurde Optimierungstechnologie verwendet und so sichergestellt, dass die einzelnen Bauteile einerseits so leicht wie möglich waren und andererseits immer noch den Kräften einer Mountainbike-Abfahrt standhielten und sie darüber hinaus mittels additiver Fertigung hergestellt werden konnten.

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