NOWATORSKIE METODY PRODUKCJI – DRUK 3D

Innowacyjne metody obróbki, jak technologia druku 3D, stwarzają nowe możliwości w produkcji rowerów i komponentów MTB. Niezależna, zindywidualizowana oraz coraz bardziej elastyczna produkcja może odbywać się na lokalnym rynku. A jakie są profity dla końcowego odbiorcy?



WYZWANIE OPTYMALIZACJI I SKOŃCZONOŚĆ POTENCJAŁU

 

Niska waga, sztywność, wytrzymałość, funkcjonalność, no i koszty. Od zarania dziejów MTB projektanci zachodzą w głowę, jak pogodzić ze sobą te poniekąd sprzeczne założenia. Na skutek zastosowania nowych materiałów i (lub) innowacyjnej technologii obróbki pojawiły się nieznane dotąd możliwości.

Od około dziesięciu lat wzmacniane włóknami węglowymi tworzywo sztuczne uchodzi za najważniejszy materiał do budowania lekkich, najwyższej jakości rowerów sportowych i komponentów. W niższych klasach cenowych dominującym surowcem pozostaje aluminium. W wyniku wieloletnich prób optymalizacji wagowy potencjał karbonu i aluminium został już dziś praktycznie całkowicie wyczerpany. Osiągnięto szczyt możliwości, a dalsze odchudzanie mogłoby się odbywać już tylko kosztem sztywności czy odporności na przykład podczas ewentualnych wywrotek. Dlatego aktualne badania koncentrują się nie tyle na nowych materiałach, co w większym stopniu na sposobach ich obróbki. Producenci stawiają na automatyzację i wzrost wydajności produkcji, nie zapominając przy tym także o technice druku 3D. Prosty wydruk ram i komponentów, bezpośrednio po fazie projektowej i bez większych zabiegów przygotowawczych, jest bardzo obiecujący.

 

Druk 3D

 

IDWORX BIKES

 

Nie od wczoraj firmy branży rowerowej wykorzystują druk 3D do produkcji pojedynczych komponentów, prototypów, wzorów na targi czy części, których potrzebują tylko w krótkich seriach.

„Podczas produkcji zawsze używamy dwóch, trzech drukarek 3D, które wytwarzają małe podzespoły w postaci tulejek, mocowań czy uszczelek do naszych rowerów” – podaje przykłady Gerrit Gaastra z Idworx Bikes.

Dla tak małych podzespołów nie opłaca się inwestować we własne formy, które mogłoby kosztować nawet tysiące euro. Bywa też tak, że niektóre standardowe komponenty z asortymentu dostawców po prostu nie spełniają wymagań perfekcjonistów – właścicieli drogich rowerów. Dysponując własnymi formami, Idworx mógłby oczywiście produkować duże ilości w krótkim czasie, ale zanim koszty matryc zdążyłyby się zamortyzować, mogłoby się okazać, że wytwarzane elementy są już przestarzałe, np. z powodu zmian w modelu.

 

Druk 3D

Wydruk 3D w Robot Bike: Laser topi tytanowy proszek i nakłada jedną na drugą 3500 cienkich warstw. Na tej podstawie powstaje szereg różnych elementów składowych ramy.

 

3D W NATARCIU

 

Także w przypadku innych firm branży rowerowej drukarki 3D należą już dziś do standardowego wyposażenia. Schwalbe przenosi nowe wzory bieżnika bezpośrednio z projektu w komputerze na drukarkę. Merida drukuje prototypy nowych ram w celu sprawdzenia geometrii, możliwości montażu zaplanowanych komponentów czy weryfikacji designu. A SKS oferuje swoim klientom bazę danych online, w której zamieszcza wzory części zapasowych do pompek czy błotników do własnego wydruku.

 

PRZEWAGA ZŁOŻONOŚCI I INDYWIDUALIZACJI PODZESPOŁÓW

 

Druk 3D uniezależnia producentów i klientów od rynków państw produkujących i długich łańcuchów dostaw. Lokalna produkcja oznacza też maksymalną elastyczność i gotowość do zmian designu czy konstrukcji w przeciągu krótkiego czasu. Dlatego branże wysoko rozwinięte, jak sektor lotniczy czy przemysł samochodowy, już dawno postawiły na druk 3D. Nierzadko to właśnie drukarki 3D umożliwiają stosowanie bardziej złożonych rozwiązań konstrukcyjnych w zakresie geometrii i indywidualizacji podzespołów. A to daje im przewagę nad tradycyjnymi metodami produkcji z wykorzystaniem form odlewniczych czy matryc. I tu właśnie ujawniają się zalety, nie tylko dla producentów, ale i odbiorców końcowych.

 

Druk 3D

Karbonowe rury wewnątrz tytanowych muf wydrukowanych na drukarkach 3D: Technika wynaleziona przez Robot Bikes używana jest przez Athertons. Dzięki technologii 3D ten brytyjski klan wywodzący się z downhillu może oferować geometrię ram dopasowaną do życzeń klienta.

 

Pojedyncze komponenty z drukarek 3D można dopasować do osobistych potrzeb. Kilka korekt w komputerowym projekcie i już mamy zmienioną długość, kąty czy grubość materiału, które zostaną bezpośrednio odtworzone przez drukarkę. Tak właśnie powstają skrojone na miarę ramy czy komponenty dopasowane do wagi i stylu jazdy docelowego użytkownika. Szczególnie w przypadku sprzętu sportowego, używanego intensywnie i przez dłuższy czas, użytkownicy inwestują trochę więcej w perfekcyjnie dopasowaną geometrię. Rower jest tu modelowym przykładem.

 

KOMPLEKSOWE I PRZEMYSŁOWE METODY

 

Pionierami kierunku jest downhillowe rodzeństwo Dan, Gee i Rachel Atherton. Połączyli siły z założycielem marki Robot, Edem Haythornthwaite. W swojej manufakturze wytwarzają spersonalizowane rowery DH. W procesie produkcyjnym łączą różnej długości karbonowe rury z mufami, tulejami i przegubami z drukowanego tytanu. Aby powstała tytanowa część, laserowa drukarka 3D topi w przeciągu 16 godzin metalowy pył, układając jedna na drugiej 3500 warstw. Metoda ta umożliwia kompleksową, trójwymiarową i zindywidualizowaną produkcję komponentów. Ale nie wszystko złoto, co się świeci. Są i wady stosowania druku 3D w produkcji ram rowerowych. Inaczej niż w przypadku prostych drukarek za 800 euro, wykorzystujących do produkcji tworzywo (filament), przemysłowe drukarki 3D do metalu wciąż kosztują ponad 100 000 euro. Oprócz wysokich cen urządzeń są też inne komplikacje, np. długi czas procesu produkcji oraz limitowana liczba sztuk. Aby osiągnąć poziom produkcji seryjnej porównywalny z azjatyckimi fabrykami karbonu, potrzeba by setek takich drukarek.

 

Druk 3D

Kolejny poziom: W Arevo laser sterowany za pomocą robota skleja cieniutkie jak włos włókna węglowe. W procesie druku 3D powstają kompletne karbonowe ramy w jednym elemencie.

 

 

ZAUTOMATYZOWANY PROCES WYDRUKU KARBONU 3D RODEM Z AERONAUTYKI

 

O ile rowery Robota i Atherton mają tylko pewne części wyprodukowane na drukarce 3D, kalifornijski producent Arevo prezentuje fascynujące i o wiele bardziej kompleksowe podejście do druku 3D z karbonu. W całkowicie zautomatyzowanym procesie wyposażony w laser robot skleja ze sobą cieniutkie jak włos włókna karbonu, formując niemal dowolne kształty. Metoda produkcji opracowana na potrzeby budowy samolotów umożliwia powstawanie złożonych kształtów oraz prawie każdą wyobrażalną geometrię. Projektanci promują całkowicie zautomatyzowaną technologię, obiecując ramy w jednym kawałku przy zachowaniu niezmiennie wysokich standardów przemysłowych. Elastyczna produkcja mogłaby się odbywać na lokalnym rynku z pominięciem długiego łańcucha dostaw. Dla przemysłu rowerowego byłaby to całkiem nowa alternatywa wobec zwyczajowej produkcji w Azji, gdzie ramy z włókna węglowego w dużej mierze powstają w procesie manualnej i wieloetapowej pracy.

 

Druk 3D

 

Obecne karbonowe ramy najwyższej jakości składają się nawet z 400 fragmentów tkaniny, które pracownicy bardzo dokładnie, co do milimetra i pod precyzyjnie ustalonym kątem, muszą ułożyć w formach. Każde najmniejsze odstępstwo od wyliczonego przez komputer ułożenia warstw pociętego prepregu prowadzi do dużych różnic jakościowych. Stąd też producenci pokroju Specializeda w fabrykach karbonu swoich dostawców kładą szczególny nacisk na zaawansowany system kontroli jakości.

„W procesie produkcyjnym każdy element jest wciąż na nowo ważony, a kolejne etapy są nawet nagrywane” – opisuje szczegółowe kontrole Peter Denk, projektant Specializeda.

 

PIONIER

 

Druk 3D

 

Obecnie nie ma jeszcze wielu projektów seryjnych i brak testów porównawczych tradycyjnych rowerów karbonowych z tymi powstałymi na drukarkach 3D. Peter Denk należy do pionierów procesów obróbki karbonu i opisuje możliwe zalety oraz wady drukowanych ram:

„Oczywiście dzięki drukowi 3D zyskuje się swobodę, szczególnie w przypadku złożonych kształtów. Ale nasze współczesne karbonowe ramy są już niemal optymalne pod względem wagi i sztywności. Rama z drukarki 3D oznacza kompromisy w strukturze włókien, jak również ze względu na rodzaj użytego tworzywa, dlatego albo będzie mniej sztywna, albo cięższa”.

 

WĄTPLIWOŚCI

 

W kontekście mocy produkcyjnych oraz kosztów również pojawiają się wątpliwości, czy druk 3D nadaje się do wielkoseryjnej produkcji ram i komponentów. Jürgen Falke, menadżer marki Merida, argumentuje:

„Rocznie produkujemy prawie 50 000 karbonowych ram bardzo wysokiej jakości. Rama naszego modelu BIG Nine waży 820 g. Według naszych wyliczeń taki wynik jest niemożliwy do osiągnięcia na drukarce 3D. Poza tym wszystkie dotychczasowe próby automatyzacji procesu produkcji z karbonu spaliły na panewce”.

Trudno zatem o jednoznaczną ocenę nowych metod, takich jak druk 3D. Z jednej strony już dziś sprawdza się w przypadku krótkich serii. Oferując przy tym szereg zalet w postaci indywidualizacji, działania na lokalnym rynku i korzystnego bilansu ekologicznego. Ale pomysł drukowania tysięcy ram i komponentów wszędzie na świecie i w przystępnych cenach dopiero raczkuje.

 

Druk 3D

 

DRUK 3D: MATERIAŁY I METODA

 

Nowoczesne drukarki 3D przetwarzają nie tylko tworzywo sztuczne, ale także metale, a nawet karbon. Prezentujemy przegląd wad i zalet w stosunku do konwencjonalnych metod produkcji.

 

Druk 3D

 

PRZECZYTAJ RÓWNIEŻ:

 

Test skarpet uciskowych - ugniatacze łydek

Legalne wspomagacze - brać, czy nie brać?

Black Friday w Spiderze

Komentarze do artykułu