Sorotan Aplikasi:Pencetakan 3D untuk Manufaktur Sepeda

Pencetakan 3D menambahkan dimensi baru ke sektor manufaktur sepeda, membantu menciptakan sepeda yang ringan sekaligus memungkinkan produksi komponen sepeda pesanan lebih cepat.

Pekan ini, kami melanjutkan rangkaian Spotlight Aplikasi 3D Printing dengan melihat penggunaan 3D printing dalam produksi sepeda, serta manfaat dan aplikasinya saat ini.

Lihat aplikasi lain yang tercakup dalam seri ini: 

Pencetakan 3D untuk Penukar Panas  

Pencetakan 3D untuk Bearing   

Pencetakan 3D untuk Kedokteran Gigi Digital &Pembuatan Aligner Bening

Pencetakan 3D untuk Implan Medis

Roket Cetak 3D dan Masa Depan Manufaktur Pesawat Luar Angkasa  

Pencetakan 3D untuk Pembuatan Alas Kaki 

Pencetakan 3D untuk Komponen Elektronik 

Pencetakan 3D di Industri Kereta Api  

Kacamata Cetak 3D

Pencetakan 3D untuk Produksi Bagian Akhir

Pencetakan 3D untuk Bracket

Pencetakan 3D untuk Suku Cadang Turbin

Bagaimana Pencetakan 3D Memungkinkan Komponen Hidraulik Berperforma Lebih Baik

Sorotan Aplikasi:Bagaimana Pencetakan 3D Mendukung Inovasi di Industri Tenaga Nuklir

Apa yang membuat pencetakan 3D cocok untuk pembuatan sepeda?

Baja secara tradisional menjadi bahan utama untuk produksi sepeda. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, ini telah memberi jalan kepada bahan ringan seperti titanium dan serat karbon, yang, di antara manfaat lainnya, dapat membantu mengurangi berat keseluruhan rangka sepeda.

Memiliki sepeda yang ringan menawarkan berbagai manfaat bagi pengendara sepeda. Pertama, ini memungkinkan pengendara sepeda untuk mencapai kecepatan lebih cepat dan berkendara lebih mudah menanjak. Kedua, semakin rendah bobot sepeda, semakin mudah untuk diangkut dan dibawa. Akhirnya, sepeda yang lebih ringan dapat lebih mudah dikendalikan saat dikendarai dan dapat merespons gerakan pengendara dengan lebih cepat⁠ — memberikan keuntungan utama bagi pengendara sepeda yang kompetitif.

Namun, membuat sepeda titanium atau serat karbon dengan metode manufaktur tradisional menantang, paling tidak karena proses manufaktur yang memakan waktu dan seringkali padat karya. Misalnya, rangka sepeda serat karbon dibuat dari beberapa bagian dan memerlukan pengrajin untuk membuat setiap bagian secara manual. Produksi rangka titanium dapat dilakukan secara manual, dengan berjam-jam dihabiskan untuk mengelas dan menebalkan komponen rangka bersama-sama.

Pencetakan 3D, di sisi lain, menawarkan cara yang lebih baik untuk memproduksi suku cadang dari titanium dan serat karbon.

Untuk satu, pencetakan 3D adalah proses manufaktur digital yang menggunakan model 3D CAD, artinya suatu bagian dapat diproduksi secara langsung, tanpa memerlukan perkakas khusus.

Selain itu, dengan pencetakan 3D berpotensi membantu produsen sepeda menghemat waktu dan mempercepat waktu ke pasar. Selain itu, desainer sepeda dapat menjelajahi lebih banyak pilihan desain yang tidak dapat mereka capai dengan metode manufaktur tradisional.

Selain frame, pencetakan 3D dapat digunakan untuk membuat komponen fungsional sepeda seperti setang, chain keeper, dropout (tab kecil pada frame atau garpu tempat as roda dipasang) dan lug ( bagian yang digunakan untuk memasang rangka ke bagian lain dari sepeda).

Manfaat pencetakan 3D untuk produksi sepeda

Fleksibilitas desain 

Salah satu keuntungan terbesar dari pencetakan 3D adalah fleksibilitas desain yang ditawarkan — yang membuatnya sangat menarik bagi produsen sepeda. Dengan pencetakan 3D, pabrikan sepeda dapat merancang suku cadang dengan bentuk yang rumit, yang tidak mungkin diproduksi jika tidak. Ini memberi mereka kesempatan untuk mengoptimalkan kinerja sepeda dengan merancang suku cadang yang ringan. Ini dapat dicapai berkat perangkat lunak pengoptimalan topologi dan struktur kisi.

Perangkat lunak optimasi topologi menggunakan algoritma yang kompleks untuk mengoptimalkan distribusi material dari suatu bagian. Ini berarti bahwa, berdasarkan parameter tertentu, perangkat lunak akan menentukan area di mana material dapat dilepas tanpa mengurangi kekuatan komponen.

Misalnya, perusahaan manufaktur sepeda Inggris, Empire Cycles, bekerja sama dengan produsen printer 3D, Renishaw, untuk membuat kerangka sepeda titanium yang dioptimalkan secara topologi. Renishaw mengembangkan desain rangka baru yang 33% lebih ringan dari aslinya. Desain yang dioptimalkan menampilkan struktur berongga dan elemen khusus yang akan menghemat biaya dan hampir tidak mungkin dicapai dengan proses konvensional.

Penyesuaian yang terjangkau 

Dalam hal pembuatan sepeda, ada nilai besar dalam penyesuaian. Penyesuaian tidak hanya membantu menambahkan sentuhan unik pada desain sepeda,  tetapi yang lebih penting, ini juga dapat meningkatkan performa sepeda itu sendiri.

Fleksibilitas desain yang diberikan oleh pencetakan 3D berjalan seiring dengan kemampuan untuk menyesuaikan suku cadang sepeda secara hemat, sebagian berkat produksi tanpa alat.

Dalam satu studi kasus, ideas2cycles, sebuah perusahaan teknik sepeda, menggunakan printer 3D logam ExOne untuk membuat satu set suku cadang sepeda kustom yang dicetak 3D dari baja. Bagian-bagian ini termasuk lug, bracket, dropout, dan fork crown.

Memproduksi komponen sepeda yang dipersonalisasi membutuhkan tenaga kerja manual yang ekstensif, karena setiap desain unik dan perkakas khusus mahal. Untuk perusahaan kecil seperti ideas2cycles, biayanya akan mahal jika metode tradisional digunakan.

Namun, berkat teknologi pengaliran pengikat logam ExOne, suku cadang diproduksi dalam 4 hari, bukan 3 hingga 4 minggu yang biasanya diperlukan untuk membuat pola pengecoran investasi dan memodifikasi suku cadang secara manual. Selanjutnya, pencetakan 3D mengurangi biaya produksi lebih dari 50%, dari $1.000 (termasuk tenaga kerja) menjadi $425 USD per perakitan.

Menggunakan pencetakan 3D logam untuk memproduksi suku cadang secara langsung tidak hanya menghemat waktu dan uang, tetapi yang terpenting, memungkinkan desainer di ideas2cycles untuk fokus pada aspek kreatif desain tanpa kendala manufaktur tradisional.

Waktu untuk memasarkan lebih cepat

Untuk sepeda yang dibuat dengan serat karbon, pencetakan 3D dapat mempercepat waktu pengerjaan secara signifikan.

Misalnya, proses perancangan, pembuatan prototipe dan pembuatan rangka sepeda komposit tradisional bisa memakan waktu hampir satu tahun. Selain itu, proses pembuatannya sangat manual dan memakan waktu. Bingkai dapat terdiri dari 20 hingga 30 bagian yang dibuat dengan melapisi lembaran material komposit dengan tangan. Proses multi-langkah dan padat karya ini sering tercermin dalam tingginya biaya produk.

Bingkai serat karbon cetak 3D, di sisi lain, memungkinkan produsen sepeda untuk mempersingkat dan menyederhanakan proses panjang memperkenalkan sepeda baru ke pasar.

Arevo merupakan salah satu perusahaan yang mengembangkan teknologi 3D printing komposit untuk memproduksi rangka sepeda berbahan serat karbon.

Arevo mengurangi waktu desain &produksi untuk eBike serat karbon dari bulan ke hari

Produsen sepeda butik, Franco Bicycles, telah meluncurkan jajaran eBikes baru yang menampilkan bingkai komposit cetak 3D yang diproduksi oleh startup yang berbasis di California, Arevo. Bagian dari rangkaian sepeda Emery, rangkanya ditampilkan di Emery ONE eBike, menjadikannya sepeda pertama di dunia dengan rangka cetak 3D.

Salah satu aspek unik di balik produksi rangka serat karbon cetak 3D adalah bahwa rangka dibuat sebagai satu bagian, bukan perakitan multi-bagian yang khas untuk rangka sepeda tradisional. Mengaktifkan ini adalah proses pencetakan 3D robotik milik Arevo dan perangkat lunak desain generatif yang dipatenkan.

Sebelum produksi, perangkat lunak Arevo mengoptimalkan desain CAD dan memungkinkan properti bingkai untuk disesuaikan.

“[Menggunakan perangkat lunak] kami dapat menyesuaikan kekakuan di bagian tertentu dari sepeda dan memungkinkan pengendaraan yang lebih goyang jika diinginkan, sesuai permintaan,” kata Co-Founder dan CEO Arevo, Wiener Mondesir . “Bingkai cetak 3D…membuka model bisnis baru untuk industri yang terbiasa dengan proses panjang dalam memperkenalkan sepeda baru ke pasar.”

Setelah desain disetujui, barulah diproduksi oleh printer 3D robot Arevo menggunakan filamen MENGINTIP yang diperkuat dengan serat karbon kontinu. Printer dilengkapi kepala cetak yang terpasang pada lengan robot enam sumbu.

Dengan menggerakkan lengan robot, kepala cetak dapat terus menyimpan material untuk memastikan peningkatan kinerja komponen. Pendekatan ini menciptakan kerangka satu bagian yang kuat secara seragam di ketiga dimensi.

Berkat proses ini, waktu tunggu untuk rangka sepeda Emery ONE telah berkurang dari siklus 18 bulan menjadi hanya satu beberapa hari. Selain itu, perusahaan juga mampu mengurangi biaya pengembangan produk secara signifikan.

Merevolusi manufaktur sepeda dengan pencetakan 3D

Pencetakan 3D menawarkan berbagai manfaat unik untuk produksi sepeda, itulah sebabnya beberapa produsen sepeda khusus telah mengintegrasikan komponen cetak 3D ke dalam produk mereka.

Selain yang telah kami sebutkan, perusahaan Inggris, Reynolds, menggunakan pencetakan 3D logam untuk memproduksi bagian rangka baja tahan karat dan titanium yang dipersonalisasi. Perusahaan mengatakan pencetakan 3D memungkinkannya membuat bagian dengan tepi yang lebih bersih dan toleransi yang lebih ketat, merampingkan proses pemasangan yang memakan waktu.

Namun, kami masih jauh dari melihat pencetakan 3D untuk produksi massal dalam industri sepeda. Saat ini, pencetakan 3D sebagian besar digunakan dalam proyek satu kali seperti sepeda kelas atas yang dipesan lebih dahulu, di mana manfaatnya untuk kustomisasi dapat benar-benar menonjol.

Konon, pencetakan 3D memungkinkan produksi bentuk yang jauh lebih rumit daripada yang mungkin dengan casting atau penempaan. Pada akhirnya, memanfaatkan pencetakan 3D dalam produksi sepeda diterjemahkan menjadi sepeda yang menyenangkan secara estetika, ringan, dan berkinerja lebih tinggi.

Dalam artikel berikutnya, kita akan membahas pencetakan 3D di gigi industri, dan khusus untuk pelurus bening. Tetap disini!