3D-Druck: Formel 1 der Mountainbike-Rahmen

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Mit den Partnern Altair, HiETA Technologies und Renishaw hat die britische Firma Robot Bike Co. unter Einsatz des Metall-3D-Drucks einen sehr ungewöhnlichen Mountainbike-Rahmen entwickelt, der individuell nach den Maßen des Fahrers gefertigt wird. Für Topologie-Optimierung und Konstruktion der Verbindungen kommen unter anderem Konzepte aus der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz.
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Eine Zusammenarbeit, die aktuelle Technologien, Unternehmen, Anthropometrie und jahrelange Erfahrung vereint, hat die Enthüllung  des neuen Mountainbike-Rahmens R160 von Robot Bike Co. möglich gemacht, konstruiert und gefertigt in Großbritannien gemeinsam mit den Partnern Altair, HiETA Technologies und Renishaw unter Einsatz des Metall-3D-Drucks. Der ungewöhnlich gestaltete Rahmen wird mit 27,5-Zoll-Rädern eingesetzt, bietet 160 mm Federweg und soll sowohl im steilen und technisch anspruchsvollen Terrain als auch auf der Straße eine gute Figur machen. Mit 3,2 Kilo ist er allerdings kein Leichtgewicht, was ein komplettes Bike etwa in den Bereich von 13 Kilo befördern sollte. 

Eine große Freiheit im Entwurf ließ sich durch die Entwicklung einer einzigartigen Konstruktion mit Verbindungsrohren aus Titan, Kohlefaser-Bauteilen für die Rohre und doppelt überlappenden Verbindungen, wie sie aus der Flugzeugfertigung bekannt sind, erreichen. Mit der Erfahrung der Partnerunternehmen kann jeder Rahmen individuell nach den Maßen und Spezifikationen des Kunden gefertigt werden. Das hat den zusätzlichen Vorteil, dass sich der Rahmen stetig verbessern lässt, sobald neue Verfahren auftauchen, da der Produktionsprozess nicht auf eine Form festgelegt ist.

Das neue Rahmenkonzept wurde von Robot Bike Co. entwickelt, einem Unternehmen, das Ben Farmer, Ed Haythornthwaite, Andy Hawkins und Ben Robarts-Arnold im Jahr 2013 gegründet haben. Die Mission: den bestmöglichen Mountainbike-Rahmen zu entwickeln. Jeder der Partner ist jeweils führend in seinem Technologiesegment, und das Rahmendesign gründet daher auf jahrelanger Erfahrung in solch anspruchsvollen Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automotive und Formel 1. Für die Konstruktion und den Zuschnitt der Federung für Robot Bike zeichnet Dave Weagle verantwortlich, ein Konstrukteur, der sich in dieser Disziplin bei Mountainbikes bereits einen Namen gemacht hat.

HiETA ist Spezialist für Dienstleistungen in der additiven Fertigung. Mit 25 Mitarbeitern deckt das Unternehmen Produktdesign, Fertigungsvorbereitung und Projektmanagement-Dienstleistungen ab, vom Konzeptdesign und der Prozessentwicklung bis zu frühen Phasen der Fertigungsunterstützung. Mike Adams CEO von HiETA sagt, dass eine der in die additive Fertigung gesetzten großen Hoffnungen die massenhafte Individualisierung sei. Das Projekt habe  es ermöglicht, die Integration aller Elemente zu verfolgen: Ein großartiges Rahmendesign, die Anwendung aktueller Softwarelösungen für die Optimierung und Automatisierung, die Flexibilität in der Fertigung selbst und die effektive Zusammenarbeit der Partner.

Der Simulationsspezialist Altair war für die Optimierung der additiv gefertigten Verbindungsteile zum Beispiel an der Sattelstütze, Federung und am Lenker verantwortlich. Mit solidThinking Inspire konnte Altair den Nutzen der additiven Fertigung maximieren, indem die Stellen identifiziert wurden, wo zur Gewichtseinsparung und zur Verminderung der Teilevielfalt Material entfernt werden konnte, ohne dabei die Leistung zu kompromittieren. Die Verbindungen sind so gestaltet, dass hohe Belastungen gleichmäßiger aufnehmen und umfassen die tragenden Rohre wie eine Art Ärmel. Diese Konstruktionsverfahren finden verbreitet in der Automotive-Branche oder Luftfahrt Anwendung, um maximale Leistung zu erreichen, sie sind aber genau so wertvoll in der Fahrrad-Fertigung. Paul Kirkham betont, dass die additive Fertigung die Herstellung von Komponenten und Systemen erlaube, die viel näher an der idealen Balance zwischen Gewicht und Leistung sind.

Renishaw schließlich ist ein Anbieter für Messtechnik, Spektroskopie und Medizintechnik. Die Expertise des Unternehmens kommt dann ins Spiel, wenn es gilt, die Effizienz in einem breiten Branchenspektrum von der Luft- und Raumfahrt und erneuerbaren Energien bis zur Zahnmedizin und Operationstechnik. Es ist der einzige Anbieter von Systemen für die additive Fertigung in Großbritannien. Marc Saunders, Director – Global Solutions Centres bei Renishaw, sagt, dass man das Wissen über additive Fertigung, die Bearbeitungstechnik und Messtechnik einbringen konnte, um einen hochwertigen Rahmen ausgehend vom ersten Entwurf zu liefern. Die Titanbauteile werden per Laser-Schmelzverfahren aufgebaut, die Nachbearbeitung für die Anbringung von Vorderbau, Lagern und Federung erfolgt mit Fräsverfahren. 

Es spielt keine Rolle, wie gut ein Rahmen ist, wenn er dem Fahrer nicht passt, und das sieht Robot Bike, die Schwäche im aktuellen Angebot. Der Preis dafür wird etwa 4‘395 Pfund betragen mit einer Wartezeit von vier Wochen und der Rahmen soll im Juni 2016 erhältlich sein. Der Hersteller gewährt lebenslange Garantie.

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