Destaque do aplicativo:Impressão 3D para fabricação de bicicletas

A impressão 3D está adicionando uma nova dimensão ao setor de fabricação de bicicletas, ajudando a criar bicicletas leves enquanto permite a produção mais rápida de componentes personalizados para bicicletas.

Esta semana, continuamos nossa série 3D Printing Application Spotlight, examinando o uso da impressão 3D na produção de bicicletas, bem como seus benefícios e aplicações atuais.

Dê uma olhada nos outros aplicativos abordados nesta série:

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Óculos impressos em 3D

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O que torna a impressão 3D uma boa opção para a fabricação de bicicletas?

O aço tem sido tradicionalmente o material de referência para a produção de bicicletas. No entanto, nos últimos anos, isso deu lugar a materiais leves como titânio e fibra de carbono, que, entre outros benefícios, podem ajudar a reduzir o peso total do quadro de uma bicicleta.

Ter uma bicicleta leve oferece uma série de benefícios para o ciclista. Em primeiro lugar, permite que os ciclistas alcancem velocidades mais rápidas e subam com mais facilidade. Em segundo lugar, quanto menor o peso de uma bicicleta, mais fácil é transportá-la e carregá-la. Por fim, uma bicicleta mais leve pode ser mais fácil de controlar durante a condução e pode responder mais rapidamente aos movimentos do ciclista⁠ - proporcionando vantagens importantes para os ciclistas competitivos.

No entanto, criar bicicletas de titânio ou fibra de carbono com métodos de fabricação tradicionais é desafiador, principalmente por causa dos processos de fabricação demorados e muitas vezes intensivos em mão-de-obra. Por exemplo, quadros de bicicleta de fibra de carbono são feitos de várias peças e exigem um artesão para fabricar cada peça manualmente. A produção de armações de titânio não pode ser menos manual, com horas gastas em soldagem e soldagem de componentes da estrutura. A impressão 3D, por outro lado, oferece uma maneira melhor de produzir peças em titânio e fibra de carbono. Por um lado, a impressão 3D é um processo de fabricação digital que usa modelos CAD 3D, o que significa que uma peça pode ser produzida diretamente, sem a necessidade de ferramentas especializadas. Além disso, a impressão 3D pode ajudar os fabricantes de bicicletas a economizar tempo e acelerar o tempo de lançamento no mercado. Além disso, os designers de bicicletas podem explorar muito mais opções de design que não seriam capazes de alcançar com os métodos de fabricação tradicionais.

Além de quadros, a impressão 3D pode ser usada para fazer componentes de bicicleta funcionais como guidão, retentores de corrente, dropouts (pequenas abas em um quadro ou garfo onde o eixo da roda está preso) e talões ( peças que são usadas para prender um quadro a diferentes partes da bicicleta).

Os benefícios da impressão 3D para produção de bicicletas

Flexibilidade de design

Uma das maiores vantagens da impressão 3D é a flexibilidade de design que oferece - o que a torna particularmente atraente para os fabricantes de bicicletas. Com a impressão 3D, os fabricantes de bicicletas podem projetar peças com formas complexas, que de outra forma seriam impossíveis de produzir. Isso lhes dá a oportunidade de otimizar o desempenho da bicicleta projetando peças leves. Isso pode ser alcançado graças ao software de otimização da topologia e às estruturas de rede.

O software de otimização da topologia usa algoritmos complexos para otimizar a distribuição do material de uma peça. Isso significa que, com base em parâmetros específicos, o software determinará as áreas onde o material pode ser removido sem comprometer a resistência da peça.

Por exemplo, a empresa britânica de fabricação de bicicletas Empire Cycles se associou ao fabricante de impressoras 3D, Renishaw, para criar um quadro de bicicleta de titânio topologicamente otimizado. A Renishaw desenvolveu um novo design de quadro que era 33% mais leve do que o original. O projeto otimizado apresenta estruturas ocas e elementos personalizados que seriam proibitivos em termos de custos e virtualmente impossíveis de alcançar com processos convencionais.

Personalização acessível

Quando se trata de fabricação de bicicletas, há grande valor na personalização. A personalização não só ajuda a adicionar um toque exclusivo ao design de uma bicicleta, mas, mais importante, também pode melhorar o desempenho da própria bicicleta.

A flexibilidade de design proporcionada pela impressão 3D anda de mãos dadas com a capacidade de personalizar peças de bicicletas de maneira econômica, graças em parte à produção sem ferramentas.

Em um estudo de caso, a ideas2cycles, uma empresa de engenharia de bicicletas, usou a impressora 3D de metal da ExOne para criar um conjunto de peças de bicicleta personalizadas em aço impressas em 3D. Essas peças incluíam talões, suportes, dropouts e coroas de garfo.

A produção de componentes personalizados de bicicletas requer muito trabalho manual, pois cada projeto é único e ferramentas dedicadas são caras. Para uma pequena empresa como a ideas2cycles, o custo seria proibitivo se métodos tradicionais fossem usados.

No entanto, graças à tecnologia de jato de ligante de metal da ExOne, as peças foram fabricadas em 4 dias, em vez de 3 a 4 semanas tradicionalmente necessárias para criar padrões de fundição de investimento e modificar manualmente as peças. Além disso, a impressão 3D reduziu os custos de fabricação em mais de 50%, de US $ 1.000 (incluindo mão de obra) para US $ 425 por montagem.

Usar a impressão 3D de metal para produzir peças diretamente não só economizou tempo e dinheiro, mas, mais importante, permitiu que os designers da ideas2cycles se concentrassem no aspecto criativo do design sem as restrições tradicionais de fabricação.

Tempo de lançamento no mercado mais rápido

Quando se trata de bicicletas feitas com fibra de carbono, a impressão 3D pode acelerar significativamente os prazos de entrega.

Por exemplo, o processo de concepção, prototipagem e fabricação de quadros de bicicletas compostas tradicionais pode levar cerca de um ano. Além disso, o processo de fabricação é muito manual e demorado. As molduras podem consistir de 20 a 30 peças que são criadas por camadas de folhas de material composto à mão. Esse processo de várias etapas e trabalhoso muitas vezes se reflete no alto custo do produto.

Uma estrutura de fibra de carbono impressa em 3D, por outro lado, permite que os fabricantes de bicicletas reduzam e simplifiquem muito longo processo de introdução de uma nova bicicleta no mercado. A Arevo é uma empresa que desenvolveu uma tecnologia de impressão 3D composta para produzir quadros de bicicleta em fibra de carbono.

Arevo reduz o tempo de design e produção de uma eBike de fibra de carbono de meses para dias

O fabricante de bicicletas boutique, Franco Bicycles, lançou uma nova linha de eBikes com uma estrutura composta impressa em 3D fabricada pela startup com sede na Califórnia, Arevo. Parte da linha de bicicletas Emery, o quadro é destaque na Emery ONE eBike, tornando-a a primeira bicicleta do mundo com quadro impresso em 3D.

Um dos aspectos únicos por trás da produção do quadro de fibra de carbono impresso em 3D é que ele foi fabricado como uma peça única, em oposição à montagem de várias peças, típica dos quadros de bicicletas tradicionais. Habilitando isso é o processo de impressão 3D robótico proprietário da Arevo e o software de design generativo patenteado.

Antes da produção, o software da Arevo otimiza o design CAD e permite que as propriedades do quadro sejam personalizadas.

“[Usando ferramentas de software] podemos ajustar a rigidez em certas regiões da bicicleta e permitir um passeio ainda mais seguro, se desejado, sob demanda”, diz o cofundador e CEO da Arevo, Wiener Mondesir . “Um quadro impresso em 3D… abre um novo modelo de negócios para uma indústria que está acostumada ao longo processo de introdução de uma nova bicicleta no mercado.”

Assim que o design for aprovado, é então produzido pela impressora 3D robótica da Arevo usando filamentos PEEK reforçados com fibras de carbono contínuas. A impressora possui uma cabeça de impressão conectada a um braço robótico de seis eixos.

Ao mover o braço robótico, a cabeça de impressão pode depositar continuamente o material para garantir o desempenho aprimorado da peça. Esta abordagem cria um quadro de uma peça que é uniformemente forte em todas as três dimensões.

Graças a este processo, o tempo de espera para o quadro de bicicleta Emery ONE foi reduzido de um ciclo de 18 meses para apenas um poucos dias. Além disso, a empresa também conseguiu reduzir significativamente os custos de desenvolvimento de produtos.

Revolucionando a fabricação de bicicletas com impressão 3D

A impressão 3D oferece uma gama de benefícios exclusivos para a produção de bicicletas, razão pela qual vários fabricantes especializados de bicicletas já estão integrando componentes impressos em 3D em seus produtos.

Além dos já mencionados, a empresa britânica Reynolds usa a impressão 3D de metal para produzir peças personalizadas de aço inoxidável e titânio. A empresa diz que a impressão 3D permite criar peças com bordas mais limpas e tolerâncias mais estreitas, agilizando um processo de adaptação demorado.

No entanto, estamos longe de ver a impressão 3D para produção em massa na indústria de bicicletas. Atualmente, a impressão 3D é amplamente usada em projetos únicos, como bicicletas de última geração, onde seus benefícios de personalização podem realmente brilhar.

Dito isso, a impressão 3D permite a produção de formas muito mais complexas do que é possível com fundição ou forjamento. Em última análise, o aproveitamento da impressão 3D na produção de bicicletas se traduz em bicicletas esteticamente agradáveis, leves e de alto desempenho.

Em nosso próximo artigo, daremos uma olhada na impressão 3D na área odontológica indústria e especificamente para alinhadores claros. Fique ligado!