To danske cykelproducenter med i innovationsforløb omkring 3D print

Teknik TEKNISKE ARTIKLER 24. november 2022 CYKELPORTALEN

BenBen Cykler og Ceramic Speed bruger 3D printede dele for at opnå større styrke og lavere vægt og samtidig optimere deres ordrestørrelser.

I løbet af 2022 har 15 danske virksomheder arbejdet med at redesigne et produkt eller komponent ved hjælp af 3D print gennem Dansk AM Hubs innovationsforløb: Design for Additive Manufacturing (DfAM). Ud af disse har 11 af virksomhederne haft en “før-komponent”, så det har været muligt at sammenligne den redesignede komponent med, og i ti af disse tilfælde har det været muligt at reducere vægten med mellem 43 og 96 procent. Men ikke kun vægtreduktion er en af de mange fordel ved 3D print.

To af de deltagende virksomheder har relation til cykelbranchen. BenBen og CeramicSpeed, der har optimeret en saddelpind, steldele og pulleyhjul – og dermed fået både lavere vægt på cyklen og højere styrke. Samtidig har de også kunnet optimere deres udgifter til produktion og styktal.

BenBen Cykler er en lille virksomhed med cykelværksted og butik på Amager, hvorfra de blandt andet producerer håndbyggede cykelstel i stål og titanium. Stel, der bygges helt fra bunden. BenBen ønskede at undersøge nogle af mulighederne med metal 3D print og deltog derfor i designoptimeringsforløbet Design for Additive Manufacturing (DfAM)

I projektet optimerede BenBen forskellige dele – både helt nye dele og eksisterende dele, som er blevet re-designet. Helt konkret drejede det sig om en lille del til en saddelpind og nogle dele til selve stellet. Og her lykkedes det at reducere vægten og samtidig bevare styrken, så resultatet blev et optimeret forhold mellem styrke og vægt.

Samtidig fremhæver BenBen den enorme designfrihed samt en kort leveringstid på specialkomponenter i små styktal som store fordele – ej at glemme de økonomiske fordele, da BenBen kunne nøjes med mindre produktioner i stedet for tidligere at skulle bestille tusindvis af dele, hvis det skulle hænge sammen økonomisk.

“3D print er den helt rigtige metode at bruge til den her nye del, vi har lavet. Det er en meget meget lille del, og hvis den skulle laves i traditionel bearbejdning på en CNC-maskine, ville der skulle ekstremt meget bearbejdning til – og meget detaljeret, meget fint og meget småt. Og jeg tror, at det ville blive ret kompliceret at lave”, fortæller medejer i BenBen, Ari Rosenzweig.

Disse resultater har BenBen skabt ved hjælp af 3D print designoptimering:

Enorm designfrihed og mulighed for at lave mere komplekse dele
Lavere vægt end tidligere
Højere styrke – og bedre forhold mellem vægt og styrke
Økonomisk fordel ved mindre ordrestørrelser, så man undgår et stort varelager

Også hos Ceramic Speed har de haft gode erfaringer. Inden for cykelsport tæller hvert et gram på cyklen. Det ved CeramicSpeed, som har specialiseret sig i lejer til cykler. Derfor valgte virksomheden at deltage i innovationsforløbet Design for Additive Manufacturing (DfAM), hvor de undersøgte, om en af deres komponenter kunne optimeres med 3D print.

Med cyklerne fast parkeret i Holstebro har CeramicSpeed siden 2004 sørget for hurtige omdrejninger med deres speciale i keramiske kuglelejer til cykelsport. Virksomheden havde allerede gode erfaringer med 3D print-teknologien – f.eks. bruger de 3D print til deres tandhjul i titanium, de såkaldte pulleyhjul, som er verdens letteste. Med disse erfaringer i cykeltasken var det derfor en nem beslutning for CeramicSpeed at takke ja til at deltage i 3D print-designoptimeringsforløbet DfAM

CeramicSpeed var interesseret i at arbejde med en komponent, nemlig en holder på cyklens bagskifter, som bliver brugt i forbindelse med gearskiftet, hvor den fastholder de to førnævnte pulleyhjul.

“I dag bliver vores holder trykstøbt i kulfiberforstærket polymer, mens vores pulleyhjul bliver 3D printet, når det skal være ekstravagant og se rigtig godt ud. Det var netop også derfor, at ideen om også at 3D printe holderen opstod – timet med at muligheden også opstod”, fortæller Carsten Ebbesen, R&D Manager hos CeramicSpeed.

Fakta om løsningen:

Materiale og teknologi: Titanium printet med Laser Powder Bed Fusion
Vægtforøgelse: 188 %
Reduktion af volumen: 43 %
Designfrihed: Høj

Brug af nyt materiale
I forbindelse med 3D print af holderen blev det også undersøgt, om det var muligt at skifte materiale. Holderen bliver støbt i kulfiberforstærket polymer, fordi det er et let og stærkt materiale, men i DfAM-forløbet forsøgte man at udskifte kulfiber med titanium.

“De to primære årsager til at 3D printe holderen var, at vi gerne ville prøve at se, om vi kunne printe den i titanium for at undersøge, om vi kunne gøre den endnu stærkere og smartere med gitterstruktur – og samtidig gøre den lettere”, lyder det fra Carsten Ebbesen.

Potentiale til videre udvikling
I DfAM-forløbet lykkedes det at få printet en stærk holder med gitterstruktur, der samtidig reducerede mængden af materiale. Men for at nå helt i mål med en ny holder vil der også skulle justeres på vægten.

“Undervejs i projektet har vi fundet ud af, at vægten er problematisk, når vi 3D printer holderen i titanium. Derfor vil det videre arbejde bestå i at undersøge, om vi kan komme ned i vægt med titanium ved at lave forskellige designændringer”, forklarer Carsten Ebbesen.

3D print kan gøre udviklingsprocessen mere konkret
Selvom der stadig ligger et udviklingsarbejde med den 3D printede holder i titanium, er Carsten Ebbesen ikke i tvivl om, at 3D print har mange fordele.

“3D print har givet os muligheden for at få holderen håndgribeligt i hænderne, og det har været noget helt andet end at sidde og lave tegninger. Derudover har vi fået mulighed for at lave gitterkonstruktioner på holderen, som kun er mulige at lave med 3D print”, lyder det fra Carsten Ebbesen:

“Det har også haft stor værdi, at jeg konkret har kunnet vise mine kolleger, hvad vi har lavet undervejs i forløbet. Det har betydet, at vi hurtigere har kunnet fornemme, hvor mulighederne var”.

Ingen begrænsninger på design
Carsten Ebbesen fremhæver især designfriheden som en af de helt store fordele, når det kommer til CeramicSpeeds oplevelse med 3D print i DfAM-forløbet.

“Vores holdning og oplevelse med 3D print er, at det er en fantastisk teknologi, fordi der ikke er nogen begrænsninger, når det kommer til designmulighederne. Samtidig er vores produkter meget drevet af design, og udseendet betyder meget for både os og kunderne, så produkterne må gerne have en ‘bling’ effekt – og det kan vi opnå med 3D print”, lyder det fra Carsten Ebbesen.

Du kan læse mere om Dansk AM Hub på nedenstående link og de to producenter fra Cykelportalens besøg