Aplicación destacada:Impresión 3D para la fabricación de bicicletas

La impresión 3D está agregando una nueva dimensión al sector de la fabricación de bicicletas, lo que ayuda a crear bicicletas livianas al tiempo que permite una producción más rápida de componentes para bicicletas a medida.

Esta semana, continuamos con nuestra serie 3D Printing Application Spotlight analizando el uso de la impresión 3D en la producción de bicicletas, así como sus beneficios y aplicaciones actuales.

Eche un vistazo a las otras aplicaciones cubiertas en esta serie:

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¿Qué hace que la impresión 3D sea una buena opción para la fabricación de bicicletas?

El acero ha sido tradicionalmente el material de referencia para la producción de bicicletas. Sin embargo, en los últimos años, esto ha dado paso a materiales ligeros como el titanio y la fibra de carbono, que, entre otros beneficios, pueden ayudar a reducir el peso total del cuadro de una bicicleta.

Tener una bicicleta liviana ofrece una variedad de beneficios para un ciclista. En primer lugar, permite a los ciclistas alcanzar velocidades más rápidas y conducir cuesta arriba con mayor facilidad. En segundo lugar, cuanto menor sea el peso de una bicicleta, más fácil será transportarla y transportarla. Finalmente, una bicicleta más liviana puede ser más fácil de controlar cuando se conduce y puede responder más rápidamente a los movimientos del ciclista⁠, lo que brinda ventajas clave para los ciclistas competitivos.

Sin embargo, la creación de bicicletas de titanio o fibra de carbono con métodos de fabricación tradicionales es un desafío, sobre todo debido a los procesos de fabricación que requieren mucho tiempo y, a menudo, una gran cantidad de mano de obra. Por ejemplo, los cuadros de bicicleta de fibra de carbono están hechos de varias piezas y requieren que un artesano fabrique cada pieza manualmente. La producción de marcos de titanio no puede ser menos manual, con horas dedicadas a soldar y pegar los componentes del marco juntos.

La impresión 3D, por otro lado, ofrece una mejor forma de producir piezas de titanio y fibra de carbono.

Por un lado, la impresión 3D es un proceso de fabricación digital que utiliza modelos CAD en 3D, lo que significa que una pieza se puede producir directamente, sin necesidad de herramientas especializadas.

Además, la impresión 3D podría ayudar a los fabricantes de bicicletas a ahorrar tiempo y acelerar el tiempo de comercialización. Además, los diseñadores de bicicletas pueden explorar muchas más opciones de diseño que no podrían lograr con los métodos de fabricación tradicionales.

Además de los cuadros, la impresión 3D se puede utilizar para fabricar componentes funcionales de bicicletas como manillares, guardacadenas, punteras (pequeñas lengüetas en un cuadro o horquilla donde se fija el eje de la rueda) y tacos ( partes que se utilizan para sujetar un cuadro a diferentes partes de la bicicleta).

Los beneficios de la impresión 3D para la producción de bicicletas

Flexibilidad de diseño

Una de las mayores ventajas de la impresión 3D es la flexibilidad de diseño que ofrece, lo que la hace particularmente atractiva para los fabricantes de bicicletas. Con la impresión 3D, los fabricantes de bicicletas pueden diseñar piezas con formas complejas, que de otro modo serían imposibles de producir. Esto les da la oportunidad de optimizar el rendimiento de la bicicleta mediante el diseño de piezas ligeras. Esto se puede lograr gracias al software de optimización de topología y las estructuras de celosía.

El software de optimización de topología utiliza algoritmos complejos para optimizar la distribución del material de una pieza. Esto significa que, en función de parámetros específicos, el software determinará las áreas donde se puede eliminar el material sin comprometer la resistencia de la pieza.

Por ejemplo, la empresa británica de fabricación de bicicletas, Empire Cycles, se asoció con el fabricante de impresoras 3D, Renishaw, para crear un cuadro de bicicleta de titanio topológicamente optimizado. Renishaw desarrolló un nuevo diseño de cuadro que era un 33% más ligero que el original. El diseño optimizado presenta estructuras huecas y elementos personalizados que serían prohibitivos en costos y virtualmente imposibles de lograr con procesos convencionales.

Personalización asequible

Cuando se trata de la fabricación de bicicletas, la personalización tiene un gran valor. La personalización no solo ayuda a agregar un toque único al diseño de una bicicleta, sino que, lo que es más importante, también puede mejorar el rendimiento de la propia bicicleta.

La flexibilidad de diseño que ofrece la impresión 3D va de la mano con la capacidad de personalizar las piezas de la bicicleta de forma rentable, gracias en parte a la producción sin herramientas.

En un caso de estudio, ideas2cycles, una empresa de ingeniería de bicicletas, utilizó la impresora 3D de metal de ExOne para crear un conjunto de piezas de bicicleta personalizadas impresas en 3D de acero. Estas piezas incluían orejetas, soportes, punteras y coronas de horquillas.

La producción de componentes personalizados para bicicletas requiere una gran cantidad de mano de obra, ya que cada diseño es único y las herramientas dedicadas son costosas. Para una empresa pequeña como ideas2cycles, el costo sería prohibitivo si se usaran métodos tradicionales.

Sin embargo, gracias a la tecnología de inyección de aglutinante de metal de ExOne, las piezas se fabricaron en 4 días en lugar de las 3 a 4 semanas requeridas tradicionalmente para crear patrones de fundición a la cera perdida y modificar manualmente las piezas. Además, la impresión 3D redujo los costos de fabricación en más del 50%, de $ 1,000 (incluida la mano de obra) a $ 425 USD por ensamblaje.

El uso de la impresión 3D de metal para producir piezas directamente no solo ahorró tiempo y dinero, sino que, lo que es más importante, permitió a los diseñadores de ideas2cycles centrarse en el aspecto creativo del diseño sin las limitaciones tradicionales de fabricación.

Tiempo de comercialización más rápido

Cuando se trata de bicicletas fabricadas con fibra de carbono, la impresión 3D puede acelerar significativamente los tiempos de entrega.

Por ejemplo, el proceso de diseño, creación de prototipos y fabricación de cuadros de bicicleta compuestos tradicionales puede llevar cerca de un año. Además, el proceso de fabricación es muy manual y requiere mucho tiempo. Los marcos pueden constar de 20 a 30 partes que se crean colocando capas de material compuesto a mano. Este proceso de varios pasos y laborioso a menudo se refleja en el alto costo del producto.

Un cuadro de fibra de carbono impreso en 3D, por otro lado, permite a los fabricantes de bicicletas acortar y simplificar un largo proceso de introducción de una nueva bicicleta en el mercado.

Arevo es una empresa que ha desarrollado una tecnología de impresión 3D compuesta para producir cuadros de bicicleta de fibra de carbono.

Arevo reduce el tiempo de diseño y producción de una eBike de fibra de carbono de meses a días

El fabricante de bicicletas boutique, Franco Bicycles, ha lanzado una nueva línea de bicicletas eléctricas con un marco compuesto impreso en 3D fabricado por la startup con sede en California, Arevo. Como parte de la gama de bicicletas Emery, el cuadro se incluye en la Emery ONE eBike, lo que la convierte en la primera bicicleta del mundo con un cuadro impreso en 3D.

Uno de los aspectos únicos detrás de la producción del cuadro de fibra de carbono impreso en 3D es que se fabricó como una sola pieza en lugar del ensamblaje de varias piezas que es típico de los cuadros de bicicleta tradicionales. Habilitar esto es el proceso de impresión 3D robótico patentado de Arevo y el software de diseño generativo patentado.

Antes de la producción, el software de Arevo optimiza el diseño CAD y permite personalizar las propiedades del marco.

“[Usando herramientas de software] podemos ajustar la rigidez en ciertas regiones de la bicicleta y permitir una conducción aún más rebotante si se desea, bajo demanda”, dice el cofundador y director ejecutivo de Arevo, Wiener Mondesir. . "Un cuadro impreso en 3D ... abre un nuevo modelo de negocio para una industria que está acostumbrada al largo proceso de introducir una nueva bicicleta en el mercado".

Una vez que se aprueba el diseño, se producido por la impresora 3D robótica de Arevo utilizando filamentos PEEK reforzados con fibras de carbono continuas. La impresora cuenta con un cabezal de impresión conectado a un brazo robótico de seis ejes.

Al mover el brazo robótico, el cabezal de impresión puede depositar continuamente el material para garantizar el rendimiento mejorado de la pieza. Este enfoque crea un cuadro de una pieza que es uniformemente fuerte en las tres dimensiones.

Gracias a este proceso, el tiempo de entrega del cuadro de bicicleta Emery ONE se ha reducido de un ciclo de 18 meses a solo un Pocos diás. Además, la empresa también pudo reducir significativamente los costos de desarrollo de productos.

Revolucionando la fabricación de bicicletas con impresión 3D

La impresión 3D ofrece una gama de beneficios únicos para la producción de bicicletas, razón por la cual un puñado de fabricantes de bicicletas especializados ya están integrando componentes impresos en 3D en sus productos.

Además de los que ya hemos mencionado, la empresa británica Reynolds utiliza la impresión 3D de metal para producir piezas personalizadas de marcos de titanio y acero inoxidable. La compañía dice que la impresión 3D le permite crear piezas con bordes más limpios y tolerancias más estrictas, lo que agiliza un proceso de ajuste que requiere mucho tiempo.

Sin embargo, estamos un poco lejos de ver la impresión 3D para la producción en masa dentro de la industria de la bicicleta. Actualmente, la impresión 3D se utiliza en gran medida en proyectos únicos como bicicletas de alta gama a medida, donde sus beneficios para la personalización realmente pueden brillar.

Dicho esto, la impresión 3D permite la producción de formas mucho más intrincadas. de lo que es posible con fundición o forja. En última instancia, aprovechar la impresión 3D en la producción de bicicletas se traduce en bicicletas estéticamente agradables, livianas y de mayor rendimiento.

En nuestro próximo artículo, analizaremos la impresión 3D en el sector dental. industria, y específicamente para alineadores transparentes. ¡Estén atentos!