Titanrahmen aus dem 3D-Drucker: das Empire Cycles MX6-R

Titanrahmen aus dem 3D-Drucker: das Empire Cycles MX6-R

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1,4kg Enduro-Rahmen, 150mm, volle Praxistauglichkeit? Additive Fertigung für Fahrradrahmen? Nach dem ersten gegossenen Mountainbike-Rahmen zeigt Empire Cycles mit dem Empire Cycles MX6-R nun den ersten Mountainbike-Rahmen aus dem 3D-Drucker und erreicht dabei beeindruckende Ergebnisse. Mit Hilfe des additiven Fertigungsverfahrens selektives Laserschmelzen (SLM) und der Firma Renishaw ist ein gerade Enduro-Rahmen entstanden, der trotz schlanken 1,4kg Gesamtgewicht uneingeschränkt praxistauglich sein soll. Der Ingenieur Chris Williams zeigt mit seiner Firma Empire Cycles [Hausbesuch] somit vollkommen neue Möglichkeiten für die Fahrradindustrie auf und bestätigt das Potential von konstruktivem Leichtbau ohne Kohlefaser.

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Titanrahmen aus dem 3D-Drucker: das Empire Cycles MX6-R
 
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Hi,

Ich versuch das mal in wenigen Worten zu erklären:

Das Prinzip beim Laser-Titan-3D-Druck ist folgendes; Man legt eine Titanplatte als Grundträger in die Prozesskammer.

Diese wird zunächst evakukiert und mit Schutzgas geflutet - Dies hat den Sinn die Schweißung beim Druckprozess vor Reaktionen mit der Luft zu schützen.

Jetzt zieht ein Rakel eine dünne Schicht Titanpulver über die Platte. Der Laser fährt eine Kontur ab und entlang dieser wird das Pulver aufgeschmolzen und mit der darunter liegendne Platte verschweißt.

Die so entstanden Schweißraupe hat eine gewisse Höhe, um diese fährt die Platte nun runter, es wird erneut eine schicht Titanpulver aufgetragen, der Laser fährt die nächste Kontur ab, welche nun auf der Raupe der davor liegenden Schicht aufgeschweißt ist.

Weil das Teil sichtweise aufgebaut wird und das Pulver nur eine begrenzte Tragfähigkeit hat, müssen zusätzliche Stützkonturen eingebracht werden.

So geht das immer weiter, bis der Rahmen fertig ist. Abschließend wird das restliche Pulver abgesaugt, aufbereitet und kann für das nächste Teil verwendet werden. Der Gedruckte Rohling wird im weiteren Verlauf von der Platte abgetrennt und auf ganz konventionellem Weg spanabheben von den Stützkonturen befreit und es werden die Passungsflächen angebracht.

Grüße,

GM
 
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Weil das Teil sichtweise aufgebaut wird und das Pulver nur eine begrenzte Tragfähigkeit hat, müssen zusätzliche Stützkonturen eingebracht werden.

Hi,

aber wenn die 1. Schicht auf die Platte geschweißt wird und die nächste Schicht wiederrum auf die 1. Schicht geschweißt wird, dann hat das doch alles einen festen Verbund - frage mich, wieso man da Stützkonturen braucht? Da herrscht ja auch noch keine Belastung außer Eigengewicht auf die Teile. Oder haben die Bauteile noch keine "Endfestigkeit" während der Herstellung? Verstehe wohl nicht, wie das gemeint ist, dass "das Pulver nur eine begrenzte Tragfähigkeit hat". Dachte wenn das geschweißt wird ist das stabil?
Sorry, falls ich zu blöd bin das zu verstehen. (-;

Danke und VG
 

frogmatic

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Das ist ja mal rattenscharf, die Renaissance der gemufften Rahmen!
Wirkt auf mich fertigungstechnisch sinnig, für die langen Strecken gezogene Rohre zu nehmen, und für die geometriebestimmenden Teile die indiviualisierbaren Druckstücke. Beim Fully müsste man sich halt Gedanken machen wo man mit Rohren auskommt, und wo Druckteile sinnvoll sind - Gelenkansätze usw.
 
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Hi,

aber wenn die 1. Schicht auf die Platte geschweißt wird und die nächste Schicht wiederrum auf die 1. Schicht geschweißt wird, dann hat das doch alles einen festen Verbund - frage mich, wieso man da Stützkonturen braucht? Da herrscht ja auch noch keine Belastung außer Eigengewicht auf die Teile. Oder haben die Bauteile noch keine "Endfestigkeit" während der Herstellung? Verstehe wohl nicht, wie das gemeint ist, dass "das Pulver nur eine begrenzte Tragfähigkeit hat". Dachte wenn das geschweißt wird ist das stabil?
Sorry, falls ich zu blöd bin das zu verstehen. (-;

Danke und VG
Stell dir vor, du willst/musst ein umgedrehten "J" drucken..
Für den kurzen Schwung/Bogen müsste man ja dann das Pulver von unten anschweißen
 
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Stell dir vor, du willst/musst ein umgedrehten "J" drucken..
Für den kurzen Schwung/Bogen müsste man ja dann das Pulver von unten anschweißen

...Aber gibt es nicht auch Drucker deren Laser direkt in einen großen Haufen Pulver "schießen" kann. So ähnlich wie bei der 3d-Glas-Hologramm-Gravur???
 
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Hi,

aber wenn die 1. Schicht auf die Platte geschweißt wird und die nächste Schicht wiederrum auf die 1. Schicht geschweißt wird, dann hat das doch alles einen festen Verbund - frage mich, wieso man da Stützkonturen braucht? Da herrscht ja auch noch keine Belastung außer Eigengewicht auf die Teile. Oder haben die Bauteile noch keine "Endfestigkeit" während der Herstellung? Verstehe wohl nicht, wie das gemeint ist, dass "das Pulver nur eine begrenzte Tragfähigkeit hat". Dachte wenn das geschweißt wird ist das stabil?
Sorry, falls ich zu blöd bin das zu verstehen. (-;

Danke und VG

Also ab wann eine Kontur genau untersützt werden muss und wie das genau vor sich geht, weiss ich auch nicht... :D Wenn auch einer Höhe jedenfalls ein Teil anfängt, was dann erst später mit den unterren Schichten verbunden wird, wie zB bei Phil Beispiel mit einem umgedrehten J, kann es einem sonst passieren, dass das Teil im Pulver absackt und anschließlich nicht mehr durch die darüber liegenden Schichten verbunden wird.

...Aber gibt es nicht auch Drucker deren Laser direkt in einen großen Haufen Pulver "schießen" kann. So ähnlich wie bei der 3d-Glas-Hologramm-Gravur???

Bei diesen 3D-Gravuren in Glas, wird der Laserstrahl erst aufgeweitet und dann an einer Stelle im Glas wieder Focussiert, wodruch er an der Stelle dann das Glas ein wenig aufschmilzt. Das setzt natürlich vorraus, dass das Material mit relativ wenig Verlust den Strahl leiten kann. Das ist bei Titanpulver leider nicht der Fall, sonst könnte man sich das ganz Schichtgeschiebe sparen.

Weiter gibt es auch das Verfahren der Sterolithograie: http://de.wikipedia.org/wiki/Stereolithografie Da hast du ein Becken mit lichtaushärtendem flüssigem Kunstoff in dem ein Laser das Material aufbaut... Wenn mal jemand einen lichtaushärtenden Kunststoff entwickelt, der für einen Fahrradrahmen tauglich ist... Das wäre schon ne Kuhle Sache.

Grüße,

GM
 
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Ah ok, danke an euch beide - das leuchtet irgendwie ein. (-;

Hatte auch irgendwie den Gipsdruck im Hinterkopf. Da ist ja in der Tat ein "Gipshaufen" der dann an gewissen stellen geklebt wird und somit braucht man da keine Unterstützung.
 
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Welch ein Land! Was für Möglichkeiten!
Ich finde die technische Entwicklung die hinter diesen neuen gedruckten Teilen steht fazinierend. Bald werden wir nur noch unsere neuen Lenker,Vorbauten, Kurbeln etc. auf einem Stick oder als download bekommen und geben diese dann dem Drucker unseres Vertrauens.
Im bike-shop gibt es nur noch Anschauungsexemplare die dann nach deinen Wünschen gedruckt werden.
 
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charge bikes hat das ganze deutlich praxisnäher vorgestellt:
http://www.bikerumor.com/2013/05/20/charge-bikes-3d-printed-titanium-bike-parts-production-begins/

Im Übrigen würde mich der Energieaufwand eines komplett 3d-gedruckten Rahmens interessieren. Ich würde tippen, dass dieser extrem hoch ist. Klar, im high-tech Bereich scheitert wohl die Finanzierbarkeit nicht an den Energiekosten, aber wenn ein Rahmen 100x mehr Ressourcenaufwand in der Produktion hat als ein alternativ gefertigter, dann darf man das schon negativ erwähnen mMn.
 
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Welche Firmen sollen dies sein? Soweit ich recht informiert bin ist die aktuell größte SLM Anlage die von Concept Laser. Die Xline mit einem Bauraum von 630 x 400 x 500 mm.
War keine SLM Anlage und ich hatte es schon verlinkt:
Dann musst du halt schneller Drucken und das Nacharbeiten in der gleichen Maschine machen.
"generative Laseraufbauverfahren"
"Werkstücke bis ø 650 mm, 360 mm Höhe"
"Wandstärken von 0,1 mm bis 5 mm"
"bis zu 20-mal schneller ist als das Generieren im Pulverbett"
"Wechsel zwischen Laser- und Fräsbearbeitung"
 

nrgmac

Trailfox
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Ist eine sehr interessante Anwendung des derzeit möglichen Formenbaus für unser Hobby.
Evtl. kann man demnächst wieder auf die Plaste-Räder verzichten und trotzdem formschöne, leichte und stabile Rahmen bauen.
Und Titan muss ja nicht unbedingt sein, es sind ja auch andere Werkstoffe mit dieser Technologie möglich.
 
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War keine SLM Anlage und ich hatte es schon verlinkt:

"generative Laseraufbauverfahren"
"Werkstücke bis ø 650 mm, 360 mm Höhe"
"Wandstärken von 0,1 mm bis 5 mm"
"bis zu 20-mal schneller ist als das Generieren im Pulverbett"
"Wechsel zwischen Laser- und Fräsbearbeitung"
Naja des Verfahren ist aber auch noch nicht Marktreif. Bei den ersten Tests waren Absätze von 0.4mm vorhanden, wenn ich es am Mittwoch richtig verstanden habe. Und auf den bis zu 20 mal schneller wurde auch eigegangen, ich weis ja nicht ob du für DMG arbeitest oder die Info nur von der Marketingabteilung hast, aber es sind halt aktuell Marketingangaben. Auch sollten der Bauraum ø 650 mm nicht ausreichend sein.
 

Darth Happy

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Coole Sache ... wäre interessant zu wissen, wie sehr bei der Topologieoptimierung Wert auf Steifigkeit (vs. Festigkeit) gelegt wurde, weil durch Weglassen von Material kann die Steifigkeit nur sinken, während die belastungsabhängige Festigkeit nicht unbedingt stark leiden muss.
 

luniz

Balfalfafafahrerer
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Bei der Methode der Topologieoptimierung wird NUR die Steifigkeit betrachtet, und dabei auch nur die optimale verteilung einer bestimmten Menge an Material herausgefunden. Ob das Ergebnis dann steif genug ist für die Anforderungen, das muss der Konstrukteur dann schon noch selber beurteilen.

Ich arbeite bei Altair und habe das Werkzeug hier mal etwas genauer erklärt: ICB Wippe 2.0
 

Enginejunk

Sachse im Exil
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man beachte den technologischen fortschritt mal als zeituhr: von 0:00uhr bis 23:55uhr gabs es nix ausser die vormenschen. danach ging es wie im zeitraffer voran. vor 5jahren waren 3D drucker noch absolute zukunftsmusik (man denke an den computer, den wird nie einer brauchen und ist unbezahlbar), heute kann sich jeder einen halbwegs brauchbaren 3D-drucker kaufen und damit alles was er will bzw. zu erstellen vermag herstellen. das ist doch einfach genial. klar, ich mag auch sachen die mit althergebrachten mitteln produziert werden, meine pfannen sind alle geschmiedet, ich habe eine feile aus dem erzgebirge, ich hab gesehen wie sie gemacht wurde. aber ich verschliesse nicht meine augen vor der modernen technik. es ist halt die zukunft, man muss mit der zeit gehen, sonst muss man mit der zeit gehen...
 

GoldenerGott

Fuchstrail Mountainbiker
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Warum hat man ausgerechnet ein Mountain Cycle San Andreas als Vorlage für dieses Bike genommen? Mit diesem Fertigungsverfahren wäre mehr drin gewesen.
 
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