Дизайн велосипедов: 3D-печать преобразует инновационный процесс фирмы Rider

Компания Hunt Bike Wheels тестирует профили своих ободов в аэродинамической трубе Фридрихсхафена на юге Германии

Поскольку мир все чаще стал использовать велосипеды для поездок на работу, на природу, для тренировок и гонок, производители велосипедов должны идти в ногу с постоянно развивающимися тенденциями и технологическими разработками. Фирма The Rider - это компания, стоящая за одним из ведущих мировых брендов колес Hunt Bike Wheels, а также за другими передовыми брендами оборудования, компонентов и велосипедов, включая Privateer Bikes, Cairn Cycles и Dissent 133. 

Поскольку компания стремится производить высокопроизводительные велосипеды и компоненты, доступные не только состоятельным велосипедистам, процесс разработки должен быть более разумным и эффективным, чем у традиционных велосипедных брендов с большим бюджетом. Приобретение широкоформатного SLA 3D-принтера Form 3L стало последним шагом компании по внедрению инноваций и пересмотру рабочего процесса.

Хотя основным центром производства велосипедной индустрии является Тайвань, процесс разработки продукции для Rider Firm происходит на родине в Великобритании, где команды в значительной степени полагаются на Form 3L, главным образом для создания прототипов. Дэн Хикс, инженер-разработчик компании Privateer Bikes, и Патрик Браун, инженер-конструктор компании Hunt Bike Wheels, рассказали о своем рабочем процессе и о том, как Form 3L помогает командам инженеров постоянно внедрять инновации и выпускать новые продукты.

Hunt Bike Wheels: 3D-печать полноразмерных функциональных прототипов

Название Hunt Bike Wheels происходит от миссии компании - упорно выискивать все мелкие детали, которые можно вложить в продукт. Команда опытных инженеров неустанно работает над созданием колесных пар, обеспечивающих исключительную производительность на различных дорогах. Благодаря обширным исследованиям, разработкам и испытаниям они стремятся повысить скорость, стабильность и эффективность за счет оптимизации аэродинамики колес. В профессиональном велоспорте речь идет о незначительном выигрыше - разница в аэродинамическом сопротивлении между колесными парами мизерная, в диапазоне от 2% до 5% на скорости 45 км/ч, но эта разница может означать те несколько секунд, которые разделяют первое и десятое места.

Патрик Браун рассказал нам о процессе разработки колес, который начинается с проектирования различных профилей обода и их тестирования с помощью вычислительной гидродинамики (CFD), которая, по сути, представляет собой виртуальную аэродинамическую трубу. Анализ CFD позволяет определить наиболее эффективные профили обода, которые впоследствии будут испытаны в реальных условиях с помощью 3D-печатных прототипов. 

Для создания новейших колесных пар LIMITLESS команда протестировала около 45 различных профилей обода с помощью CFD-анализа и выявила те, которые обладают наименьшим сопротивлением и наилучшими характеристиками управляемости при встречном ветре. В итоге были разработаны четыре передних и три задних колеса, которые были распечатаны на 3D-принтере и испытаны на виндканале Фридрихсхафена в Южной Германии. 

Благодаря большой камере построения SLA 3D-принтера Form 3L, инженеры могли печатать велосипедные колеса по пять-шесть секций в зависимости от количества отверстий для спиц, а также одновременно размещать на платформе четыре секции обода. После полной пост-обработки, напечатанные детали склеивались эпоксидной смолой и превращались в функциональные прототипы со ступицами, спицами и шинами. 

Рассказывая об использовании полимера Grey Pro Resin, Патрик Браун говорит, что напечатанные колеса "немного мягкие, но они выдерживают примерно 65% натяжения колесной пары из углеродного волокна. Таким образом, вы создаете достаточно прямую, достаточно правдивую конструкцию, достаточно хорошую для аэродинамической трубы».

Grey Pro Resin - отличный материал для создания прототипов, поскольку он способен выдержать примерно 65% нагрузки, которую испытывает колесная пара из углеродного волокна.

В прошлом компания Hunt Bike Wheels обращалась к сторонним поставщикам услуг для 3D-печати различных секций колес, но это имело множество недостатков. Во-первых, инженерам приходилось отправлять готовые профили колес за два-три месяца, что замедляло процесс и уменьшало возможности для гибкости. На самом деле, теперь, когда у них есть Form 3L, Браун признался, что в последнем проекте они "получили последние напечатанные детали с принтера прямо перед первой поездкой", что означает, что они могли вносить изменения до самой последней минуты. Кроме того, детали, полученные от сторонних производителей, были недостаточно прочными, чтобы накачать шину до нужного давления, а некоторые из них могли треснуть, что делало их непригодными для испытаний.

«Теперь я могу моделировать гораздо дольше и продолжать разрабатывать новые профили», - Патрик Браун, инженер-конструктор компании Hunt Bike Wheels.

"Нам нужно иметь возможность накачать шины до такого давления, чтобы они имели правильную форму на самом колесе. Для нас очень важно, чтобы модели были не только точными с геометрической точки зрения, но и достаточно прочными, чтобы мы могли получить правильный аэродинамический профиль всей конструкции". Эти важнейшие требования в процессе разработки были выполнены с помощью смолы Grey Pro Resin, которая продемонстрировала высокую геометрическую точность и впечатляющую способность выдерживать давление до трех с половиной бар от накачанных шин. Браун также подчеркнул, что отличная обработка поверхности Grey Pro Resin является ключевым элементом при проведении аэродинамических испытаний.

Отличная обработка поверхности Grey Pro Resin была ключевым фактором при проведении аэродинамических испытаний.

Собственная 3D-печать также позволяет команде инженеров проводить больше итераций, даже при сокращении затрат. Во времена аутсорсинга компания Hunt Bike Wheels тратила около 2000 фунтов стерлингов на изготовление одного прототипа обода. Теперь благодаря Form 3L эти расходы сократились на 90% и составляют около 200 фунтов стерлингов.

"Это означает, что когда мы отправляемся в аэродинамическую трубу, мы можем взять гораздо большее количество колес, чтобы подтвердить результаты более широких CFD-исследований. Это означает, что мы пропускаем три или четыре цикла итераций продукта, чтобы довести уровень нашего продукта до премиум-класса", - говорит Хикс.

В настоящее время Form 3L представляет собой важную часть бизнеса, поскольку позволяет фирме Rider Firm опережать конкурентов. По словам Хикса, "благодаря умному подходу к созданию прототипов и бережному отношению к бизнесу, мы изготавливаем колесо, которое имеет такие же аэродинамические характеристики, как и у более крупных компаний, но при этом стоит в два раза дешевле».

Privateer Bikes: Расширение границ с помощью полноразмерных велосипедных рам и быстрого прототипирования

В компании Privateer Bikes команда инженеров также использует Form 3L для создания различных прототипов, включая прототипы целых велосипедных рам и защитных элементов для них.

Работая над новой серией велосипедов, инженеры компании Privateer Bikes напечатали целые велосипедные рамы и некоторые более сложные секции рамы разных размеров. Это позволило установить на них компоненты, например, запрессовать в раму подшипники и амортизационные вилки, обеспечить технологичность и перепроверить зазоры для разных размеров. "Мы можем проверить зазоры, как все собирается, подходят ли компоненты, не будет ли что-то брякать при движении подвески».

Кроме того, печать всей рамы позволила штатному графическому дизайнеру нанести на нее аэрозольную краску, чтобы опробовать концепции рисунков и придумать детали для новых велосипедов. Рамы были напечатаны на 3D-принтере из смолы Grey Pro Resin из нескольких небольших моделей, которые затем были собраны и склеены вместе. После сборки и склеивания деталей велосипед выдерживает значительные нагрузки.

«Для команды маркетологов полезно иметь что-то осязаемое, потому что тогда, когда мы говорим о дизайне, можно гораздо лучше донести свои мысли, имея демонстрационный вариант», - говорит Хикс.

Также, он отмечает, что Form 3L был особенно полезен при создании прототипов специальных защитных кожухов для велосипедов. На горном велосипеде цепь часто ударяется о цепную стойку, это создает лишний шум и может повредить раму. Именно поэтому команда разработала индивидуальные протекторы рамы, изготовленные из резины и приклеивающиеся к стойке цепи. 

В обычных условиях у команды не было возможности создавать прототипы подобных деталей, поэтому они просто отправляли проект тайваньскому поставщику, который изготавливал производственную оснастку и присылал образец готовой детали. Весь этот процесс обычно занимает три-четыре месяца и стоит около 3-4 тыс. Долларов США. Это затруднило бы доработку, итерации и оптимизацию детали, поскольку любое изменение конструкции потребовало бы изготовления новой оснастки, а значит, пришлось бы снова платить.

Form 3L стала отличным инструментом для печати прототипов защитных кожухов с использованием смолы Flexible 80A.

С помощью 3D-печати инженеры Privateer Bikes могут напечатать три или четыре конструкции и очень быстро создать прототип. "Изменение конструкции нам ничего не стоит, и это означает, что когда мы отправляем производителю файл, мы можем сразу же приступить к производству", - говорит Хикс. Он добавляет, что это позволило сэкономить около шести месяцев на проекте и около 4-5 тыс. Долларов США на производственной оснастке.

В качестве материала для этой конкретной задачи была выбрана смола Flexible 80A, которая "имеет оптимальный дюрометр", что делает ее идеальной для функциональных прототипов, которые непосредственно устанавливаются на велосипеды для тестирования. Они испытывали эти протекторы на велосипедах в течение нескольких месяцев, проверяя, где цепь все еще бьется, где она все еще шумит, и внося итерации на основе этих результатов.

Быстрое реагирование на меняющиеся тенденции с помощью 3D-печати

В ближайшем будущем Rider Firm планирует разработать больше электрических велосипедов и компонентов для них. Такие велосипеды предполагают более сложную конструкцию, поскольку, как отметил Хикс, "чем больше компонентов нужно установить, тем сложнее это сделать", а 3D-печать позволит им создавать прототипы всех этих устройств. 

Имея в своем арсенале Form 3L, компания имеет все шансы быстро реагировать на меняющиеся тенденции и продолжать стремиться к инновациям. 

Реклама. ООО «АЙ ГОУ 3ДЭ». ИНН: 7701384189

Будем держать Вас в курсе новостей!

Ваша команда iGo3D Russia :)

Наши группы в социальных сетях:

Telegram

VKontakte

YouTube