Dołącz do czytelników
Brak wyników

Temat

7 sierpnia 2020

NR 42 (Sierpień 2020)

3D. Addytywna produkcja biżuterii

0 321

Był czas, kiedy do produkcji ram potrzebna była lutownica, potem zastąpiono ją spawarką. Kiedy laminacja włókien okazała się technologią optymalną z punktu widzenia konstrukcji rowerów wyczynowych, do akcji włączono plotery i autoklawy. Pojawienie się produkcji rowerów metody addytywnej, zwanej drukiem 3D, co bardziej egzaltowani publicyści okrzyknęli początkiem nowej ery.

Jednak nawet wprowadzenie laserowego topienia metalowych proszków nie okazało się przełomem. Powodem była długotrwałość procesu produkcji, koszty drukarek oraz wiążąca się z tym cena ostatecznego produktu. Ostatnio jednak coraz częściej wraca marzenie o drukowaniu ram czy choćby elementów wyposażenia roweru i nie mówię o podstawkach pod liczniki. Druk 3D zaczyna być traktowany serio zwłaszcza przez producentów specjalizujących się w krótkich seriach i bardzo dokładnej personalizacji. Dopasowanie to trend, który od bez mała kilku dekad przebija się do świadomości rowerzystów na różnych poziomach fascynacji. Oczywistym Graalem wydaje się dopasowanie siodełek, jakie przy pomocy druku 3D realizuje choćby Specialized (pisaliśmy o tym w bB#1–2/2020). Ale czy produkcja addytywna skazana jest na tworzywa miękkie? Czy trzeba porzucić marzenie o jednostkowo optymalizowanych konstrukcyjnie i geometrycznie ramach i innych mechanizmach? Postanowiliśmy prześledzić temat i sprawdzić, co o drukowaniu 3D mówią mikroproducenci, dla których ta metoda może być sposobem na dotarcie do nisz i klientów żądających unikalnych i ściśle spersonalizowanych produktów. Przecież rowery od zawsze są areną do obnoszenia się unikalnym gustem użytkownika. 

POLECAMY

ATHERTON BIKES

Renishaw to firma zajmująca się wprowadzaniem innowacyjnych technik produkcyjnych. Jest też światowym liderem produkcji drukarek przestrzennych do proszku metalowego. W 2014 r. brytyjska manufaktura rowerowa Empire przedstawiła efekt współpracy z tym gigantem technologicznym. Była nim wydrukowana z tytanowego proszku rama MX6, czyli fula o skoku 6 cali. W tamtym czasie było to duże wydarzenie, ponieważ wcześniej drukowane 3D elementy rowerów nie stanowiły większych części niż haki kół czy podstawki do komputerków. Dla obu firm było to badanie nieznanego lądu i testowanie technologii wykorzystywanej wcześniej w medycynie do produkcji endoprotez czy odtwarzania kości czaszki. Z uwagi na koszty rozwiązanie pozostało w stadium prototypu. Jednak w Wielkiej Brytanii jest słynne rowerowe rodzeństwo, które po opanowaniu sportowego panteonu postanowiło wyryć swoje nazwisko także w kamieniu milowym, jakim jest obecnie produkcja ram w procesie druku przestrzennego.
Dostrzeżono potencjał, jaki drzemie w możliwościach optymalizacyjnych druku 3D i za sprawą tria inżynierów – Bena Farmera, Roba Gowa i Eda Haythornthwaite – rozpoczęli prace nad powstaniem rowerów dla ścigającego się rodzeństwa. Celem było jednak nie tylko nowe wyposażenie drużyny Atherton, ale udostępnienie rozwiązań na miarę mistrzów szerszej publiczności... która może sobie na personalizowane rowery pozwolić. Dlatego w lutym 2020 roku Atherton Bikes oświadczył, że: „Po roku doskonalenia procesu i 20 przetestowanych prototypach jesteśmy gotowi otworzyć pięćdziesiąt slotów na produkcje personalizowanych geometrycznie rowerów do sprzedaży dla naszych early adopters”. To zgrabne angielskie określenie opisuje tzw. ewangelistów, klientów na tyle przekonanych do marki i z tak wysokim zaufaniem, że są gotowi kupić kota w worku. Atherton Bikes Enduro 29” o skoku 150 mm ma kosztować od 3400 funtów za ramę. Gotowe rowery mają kosztować minimum 5500 funciaków. Zjazdówka będzie jeszcze droższa i w podstawowej specyfikacji będzie mieć metkę z ceną 6000 funtów. Ale to nie jest tak, że wpłacisz kaskę w poniedziałek, a w sobotę ruszysz na trasy nową maszyną! Kupujesz sobie okres produkcyjny potrzebny do rozpoczęcia produkcji ramy z tytanowego proszku i węglowych rur. Po wykupieniu slota zespół inżynierski zapyta Cię o parametry ciała i na ich podstawie ułożony już algorytm podpowie, jaką geometrię ma mieć perfekcyjna rama. Przeliczy, pododaje, zróżniczkuje i wtłoczy dane do CAD-a. Pliki zostaną wysłane do Renishaw, który jedną sześciomikrometrową warstwę nadrukuje na poprzedniej sześciomikrometrowej warstwie i tak po około 3500 cykli wydrukuje mufy... W tym czasie wyprodukowane zostaną rury o unikalnym dla każdego klienta układzie laminatu. Potem się te wszystkie elementy próżniowo sklei, dokręci części i gotowe. Nie mamy informacji, ile zajmie ten cały proces. Jedno jest pewne, trzeba w niego uwierzyć i pokochać. Rezultatem ma być wysoce dopasowana do gabarytów użytkownika, niezwykle unikalna rama. 
 


HUHN

Ralf Holleis jest Niemcem. Jest z tego dumny i odznacza się równocześnie rzadko spotykanym za Odrą dystansem do cech swojego narodu. Jedną z jego prac jest specjalna deska do krojenia. Jest odpowiedzią na badania folkloru i testów socjologicznych mieszkańców różnych regionów Niemiec. Precyzyjna linijka i wgłębienie pozwalają spełnić marzenie każdego mieszkańca Coburga z Frankonii w Niemczech: plasterki ogórka o idealnie odmierzonej grubości. Tylko ktoś o takim poczuciu humoru mógł stworzyć markę, która w nazwie ma najmniej chętnie kojarzone z kolarstwem górskim zwierzę. Ralf twierdzi, że wbrew pozorom kury i MTB mają wiele wspólnego. „Kurczaki lubią się błocić, chodzą z dumnie wyciągniętymi szyjami, są eleganckie i mają umiejętność latania na krótkich dystansach – dokładnie jak MTB”. Designerskie gadki na bok. Holleis postanowił przywrócić stali jej prestiż, budując ramę full suspension, w której stalowe rury Reynolds 953 i Columbus Zona połączone są drukowanymi 3D mufami. Huhn Moorhuhn 29” to rower ścieżkowy o skoku 129 mm przeznaczony dla widelców uginających się na 140 mm. No dobra, ale dlaczego akurat 129 mm? Pinkbikowi zdradził, że to z przekory, bo wszyscy robią 130, a Kura nie chce być jak inne kurczaki. 
Holleis planuje produkcję zaledwie 12 ram Moorhuhn 129 rocznie. Planuje dwie wersje. Stalowa bez dampera ma ważyć 3,9 kg, ale gdyby dla kogoś było to za dużo, może skusić się na tytanowego „kurczaka” z przednim trójkątem z rur Dedaccai Titanium, który ma ważyć 2,8 kg. Pan Józek pewnie odpuści zakup, ponieważ stalowe ramy mają kosztować po 6 tys. euro za sztukę, a to chyba więcej niż pełny profesjonalny kurnik. Tytanowe będą jeszcze droższe, ale w sumie za unikalną nazwę, piękną sylwetkę i nowoczesną geometrię (kąt główki: 67°, kąt podsiodłowy: 76°, zasięg: 469,6 mm i ogon długości: 434 mm) oraz możliwość jej personalizacji w pewnym zakresie to chyba nie jest zły interes?
 


KINDERNAY

Norweska firma od niedawna próbuje odnaleźć swoją niszę na rynku przerzutek. Ich czternastobiegowa, sterowana hydraulicznie sekwencyjnymi manetkami piasta jest nieoczywista w roli „gejmczendżera”. Po odrzuceniu tradycjonalistycznych uprzedzeń można jednak stwierdzić, że idea jest zgodna z ewolucją, jaką obserwowaliśmy w motoryzacji. Ideolog Kindernay, Chris Antall, narzucił jasną narrację: Kindernay XIV ma działać bezobsługowo, bez względu na warunki pogodowe, przy wydłużonych do niespotykanych w rowerówce okresach serwisowych. Obdarzono go też czytelną nawet dla początkujących logiką obsługi oraz wysoką odporności na błędy obsługującego. Teraz „wystarczy” go już tylko wprowadzić do produkcji masowej i sprzedać. Piece of cake. Główny inżynier i technolog norweskiego start-upu, Knut Tore Ljøsne, na interesujący nas w tym artykule temat powiedział: „Druk 3D wykorzystujemy do prototypowania i rozwijania produktu, żeby sprawdzić ergonomię, wygląd i dopasowanie elementów, zanim rozpoczniemy masową produkcję. W trakcie produkcji seryjnej przydaje się do krótkoseryjnej produkcji elementów, których kształtów nie dałoby się osiągnąć tradycyjnymi metodami produkcyjnymi”. Ale jak się okazuje na tym nie koniec, produkcja addytywna, jak twierdzi Ljøsne, jest bardzo przydatna w przygotowaniu narzędzi do produkcji. „Szybko i niezwykle precyzyjnie możemy wykonywać różnego rodzaju uchwyty i narzędzia do produkcji. Druk 3D wykorzystujemy np. do produkcji narzędzi do skręcania sprężyn. W tym konkretnym przypadku wykorzystujemy nawet właściwości plastiku, z którego są wykonane szpulki. Jak sama nazwa wskazuje, jest on plastyczny, co pozwala uzyskać sprężyny o właściwej sprężystości i kształcie. Jeśli chodzi o inne drobne części, to np. cyngle do naszych manetek wydrukowane są ze stali. Materiał ten jest bardzo odporny, choć nie wygląda tak elegancko jak element wydrukowany z proszku aluminiowego, niemniej jednak jest trwały, nie obciąża produktu i ma specyficzny urok. Wcześniej wykonywaliśmy te elementy, stosując numerycznie sterowaną obróbkę skrawaniem CNC, ale była to metoda bardziej pracochłonna i droższa. Optymalizujemy. Natomiast kolejne elementy naszych mechanizmów konstruujemy pod kątem drukowania 3D z aluminium i stali. Dokładność jest taka, jakiej wymagają nawet tak precyzyjne mechanizmy, jak hydrauliczna manetka do wielobiegowej piasty i osiągają wartość 0,03 mm. Oznacza to, że uzyskuje się dokładność niezbyt drogiej obróbki skrawaniem i tylko specyficzne powierzchnie, takie jak np. bieżnie łożysk, wymagają polerowania”. Rozmawiając, wydobyliśmy od Knuta ciekawe stwierdzenie, wiele mówiące o jakości materiału uzyskanego w wyniku addytywnej produkcji z proszków metalowych: „Wydruk trybów piasty wielobiegowej jest możliwy, jednak dla produkcji seryjnej jest aktualnie nieopłacalny. Ale producenci drukarek stale walczą o obniżenie cen i ten dystans systematycznie maleje. Jeśli chodzi o wytrzymałość, to można uzyskać parametry różnego rodzaju stopów stalowych. Nawet 1500 Mpa, czyli odpowiednika stali narzędziowej, a więc znacznie twardszej od stosowanej przez nas do produkcji trybów. Zatem da się drukować tryby wystarczająco mocne, żeby przenosić moment obrotowy przekładni planetarnej. Nasz dostawca wykonał test na cięcie arkuszy blachy przy pomocy ostrza wykonanego w technologii addytywnej. Po naostrzeniu do właściwego kształtu, okazało się, że przygotowane w ten sposób narzędzie wytrzymało 100 000 cykli cięcia, więc elementy drukowane 3D z metalu można traktować jako pełnoprawne narzędzia przemysłowe. Myślę, że jesteśmy, przynajmniej w Norwegii, jedną z nielicznych firm, które w pełni wykorzystują możliwości, jakie daje drukowanie metalu i tworzyw sztucznych dla uzyskiwania optymalnych cech produktu. Dlatego używamy produkcji addytywnej do zwiększania tempa produkcji i uzyskania dokładności, jaką daje ta metoda. Ale muszę nadmienić z dumą, że po raz pierwszy zastosowałem druk 3D w 1993 albo 1994 r., wówczas mieliśmy w Norwegii tylko dwie drukarki 3D. Ale to się działo, kiedy jeszcze pracowałem dla branży motoryzacyjnej. Pracowaliśmy wówczas nad hydraulicznym wspomaganiem sprzęgła i turbinami dla Porsche i DAF” – zakończył Knut Tore Ljøsne. 
 


KINAZO

Jednym z największych problemów przy konstruowaniu ram z drukarki 3D jest to, że musi ona powstawać w kawał...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 10 wydań czasopisma "bikeBoard"
  • Dodatkowe artykuły niepublikowane w formie papierowej
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych wydań magazynu oraz dodatków specjalnych...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy