3D打印激发山地车定制产品的潜力

本文摘要：材生产一般来说被称作3D打印机，与传统的生产方法比起，这种生产工艺享有诸多优点。例如增材生产技术在生产产品的过程中需要用于模具，这为生产单件或小批量的自定义产品带给了便利性。增材生产技术还带给了产品设计的灵活性：简单的产品，一般来说必须很多加工步骤，现在可以一次已完成，并且可以有薄壁、深腔或隐蔽地下通道这些传统方式难以实现的设计。

材生产一般来说被称作3D打印机，与传统的生产方法比起，这种生产工艺享有诸多优点。例如增材生产技术在生产产品的过程中需要用于模具，这为生产单件或小批量的自定义产品带给了便利性。增材生产技术还带给了产品设计的灵活性：简单的产品，一般来说必须很多加工步骤，现在可以一次已完成，并且可以有薄壁、深腔或隐蔽地下通道这些传统方式难以实现的设计。

　　将增材生产技术的优势唤起出来，并不是增材生产设备自己的任务，还必须融合为增材生产而设计（DesignforAMDFAM）的理念和产品力学结构的流形优化技术。英国的RBC公司正是增材设计理念、流形优化技术和增材生产技术三者结合的受益者，他们通过这些技术修筑了高端山地自行车的自定义业务。　　团队合作　　ROBOTBIKECO(RBC)是一家英国山地车公司。

为符合高端用户的自定义化市场需求，RBC公司考虑到用于增材生产技术构建山地车的自定义服务。山地车的自定义化生产要考虑到客户自身的体重、体重、自行车风格，并必须在客户可拒绝接受的时间和成本内已完成自定义。　　RBC公司发售的自定义化自行车的车架部分由8根碳纤维管和11个钛合金节点相连而出。钛合金节点可根据骑马行者自身的体重、体重、自行车方式等展开自定义。

构建车架的优化设计和生产必不可少多方团队的合作。车架的设计、生产团队还包括：　　HiETA团队在增材生产产品的设计领域具有非常丰富的经验。

该团队创立了一个参数简化的3DCAD模型，可以针对个别自定义用户展开较慢改动。车架中的11个钛合金链接点和8根碳纤维管都可以通过这种方式展开个性化自定义。　　HiEAT图片来源：Renishaw　　Altair的设计团队负责管理通过Altair公司的CAE软件展开钛合金连接点的流形优化，还包括分析每个连接点所忍受的载荷，并调整其形状和壁厚以及合理的展开材料产于，最后在维持零件性能的基础上构建轻量化。

　　图片来源：Renishaw　　Renishaw公司的任务是将每个设计优化好的CAD模型展开金属3D打印机。　　钛合金节点的设计优化　　优化和减肥　　在对钛合金节点展开优化研究时，必须考虑到性能拒绝和山地车骑手的尺寸，从而寻找最高效的材料产于设计。通过Altair公司的solidThinkingInspire将现有设计较慢导入到虚拟世界的环境中，并产生自行车架在用于中必须忍受的载荷数据。

　　solidThinkingInspire将利用这些数据分解一个新的几何形状，该形状具备最精简、高效的材料布局方式，同时符合所有性能拒绝。在这个流程中，新的设计还要考虑到增材生产技术的拒绝，还包括考虑到理想的打印机角度和承托结构，以防止在打印机过程中组件的坍塌。这个流程是与Hieta团队的技术融合展开的。

　　修改车架设计并降低成本　　除了对钛合金节点展开减肥，更加修改的车架设计和降低成本也是一项最重要任务。例如在后下叉耳的设计中，完整设计是一个由三个部分构成的部件，其中两块是平面的钛金属组件，还有一个连接的碳纤维管件。而该部件的新设计是一个需要符合质量性能和生产成本拒绝的单一部件。

在设计这个单一部件的过程中，团队用于了solidThinkingInspire流形优化功能，以及Evolve的几何建构能力，并在Hieta技术的反对下考虑到了增材生产的拒绝。　　钛合金节点的3D打印机　　钛合金节点是通过选择性激光熔融（SLM）技术3D打印机的。CAD模型被引入RenishawQuantAM软件中，确认每个零部件的最佳放置方向和承托结构。

一辆自行车中的11个钛合金节点被安放一起，通过一次打印机过程同时生产出来。　　图片来源：Renishaw　　11个钛合金节点人组在一起的CAD模型将被切片拆分为2500个打印机层，每层为60微米薄。QuantAM软件还定义了在展开金属3D打印机时激光器的扫瞄路径。

　　图片来源：Renishaw　打印机设备：AM250　　11个钛合金节点通过200W的激光器展开粉末材料的选择性激光熔融，通过熔融生产出有颗粒和牢固的结构。钛合金粉末材料熔融过程是在充满著了惰性气体氩气的环境下展开的，确保钛合金材料的纯度、强度和耐久性。打印机已完成之后，11个钛合金节点的建构板被从3D打印机设备中放入，并展开热处理。

有的节点则必须展开精加工。每辆自行车的钛合金节点生产过程是在座标测量仪的监测下展开的。　　这些3D打印机的钛合金节点在经过后处理之后，将用作装配出有一辆高度自定义简化的山地自行车。

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