增材制造与自行车行业：定制化

【概要描述】通过工业3D打印实现可持续应用

分类：产业应用
发布时间：2023-09-25 09:53
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通过工业3D打印实现可持续应用

增材制造最擅长的一件事就是定制。从患者专用的医疗植入物到球员专用的数字泡沫曲棍球头盔，AM擅长定制设计。在自行车行业，长期以来一直由少数大型制造商主导，AM为小型建筑商提供了许多令人兴奋的选择。AM行业的人经常提到“自由复杂性”：使用3D打印，不需要额外的工具、夹具或工艺步骤来为零件添加特征。事实上，使用AM，我们更难制作出扁平、方形、笨重的功能，而不是有机、流畅、华丽的功能——这与传统制造相反。

我很欣赏手工自行车行业的一件事，那就是艺术和工程之间的模糊界限。通常，每辆自行车的外观都说明了它的预期用途，或者展示了美国170家手工自行车公司之一的独特风格，所有这些都不会牺牲骑行质量或性能。

六角组件的顶盖

以Ben Tew领导的Hex Components为例。他们使用超现代设计软件、智能建模和金属AM创建了定制的自行车部件。上图显示了他们的一些顶盖，这些顶盖将前叉和车把锁定在车架上。这些是在奥斯汀的技术中心用17-4不锈钢印制的。当被问及为什么选择AM时，Ben说：“3D打印提供了一种创建新的高度详细的设计变体的速度，这是手工原型无法比拟的。”虽然Ben是手工创建设计的大力倡导者，但他仍然说：“当你真的想在零件上获得精细的表面和准确的几何结构时，你无法超越3D打印的速度。”。通过使用计算设计软件，AM允许Hex Components“快速迭代设计思想，直接进入最终印刷的金属产品。”从大学时代起，Ben就一直将3D打印作为设计过程的关键部分。拥有数学建模的高级学位当然是一个优势，但使用3D打印并不需要！

Tomii Cycle在德克萨斯州奥斯汀的商店

在奥斯汀骑行，没过多久我就听到了Tomii这个名字。Tomii Cycles的Nao Tomii是一位当地的框架制造商，他制造了一些真正神奇的机器。在一些共同朋友的帮助下，我得以与Nao建立联系，并参观了他的商店，讨论AM的潜在应用。看到他的空间和每辆自行车的极致细节，我感到不可思议。Nao每件东西都是手工制作的，所以我有点担心3D打印组件会夺走艺术形式。Nao也有类似的担忧——他“一开始对3D打印不太感兴趣，但当他看到样品时，他对高水平的技术感到惊讶，想做点什么。”。“Nao教会了我很多关于设计和制造自行车车架的过程，我们的大脑开始思考潜在的想法。

Tomii Cycles仙人掌徽章铜焊在画布上，图片由Tomii Cycle提供

Tomii的设计美学融入了沙漠植物和景观，所以没过多久我们就获得了仙人掌徽章。对我们两个来说都很重要的一件事是，无论我们做什么，都不应该从手工美学中减去。这个徽章传统上制作起来很有挑战性，直径匹配，边缘光滑，成为Nao添加个人风格的画布。我期待着看到他将来还有什么其他想法/概念！

当我开始深入手工自行车行业时，我开始注意到AM可以提供独特解决方案的领域。其中一个领域是供应链。查看不同的网站来订购框架组件，很明显，某些零件（尤其是美国制造的零件）没有太多选择。以叉子牙冠为例。这个零件将转向管（车把连接的地方）安装在车轮安装的管上。这是一个复杂的零件，对自行车的整体外观和感觉有着巨大的影响。

全城市自行车上的叉冠细节。

建筑商使用的主要零件供应商之一的铸造叉冠只有不到10种独特的设计。这确实限制了表达和自定义。此外，手工自行车通常是根据每位骑手的确切规格定制的，因此这种有限的产品确实限制了潜在的设计机会。如果建筑商想开发自己的铸造厂定制设计，他们通常必须下大订单，以使其在经济上可行。对于许多小规模的自行车制造商来说，这一数字是不合理的。对Ben来说，AM缺乏所需的工具和灵活性“非常好，因为它允许像Hex这样的小公司利用大公司通常使用的技术。”

本文封面上的牙冠只是AM可能实现的一些例子。通过适当的增材制造设计（DfAM），叉牙冠是3D打印的理想候选者，可以成为开发公司风格的核心功能。一旦一家公司建立了具有完全参数控制的CAD，他们就可以指定所有必要的角度和尺寸，从而实现完全定制，只需很少的动手操作。如果你对此也很好奇，请联系我，这样我们就可以讨论并可能合作！

316L不锈钢EOS M300上印有叉冠

上面不同的CAD设计灵感来自我所在社区的自行车制造商。仙人掌冠（中间）的设计考虑到了Tomii Cycles。右边的王冠是为俄勒冈州波特兰市Destroy Bikes的肖恩·伊格尔顿设计的。今年早些时候，在与肖恩的一次骑行中，他表达了对3D打印的兴趣，之后我们保持了联系。当他看到我的设计时，他很兴奋能把它骑在自行车上。上个月，在MADE自行车大会上，我很高兴看到我的第一部分被钎焊到Destroy的一辆特色自行车上，更棒的是，我百分之百地知道，世界上没有其他人有这样的叉冠！