Британската марка Empire от самото си създаване е свързана с прилагането на нови технологии и подходи към производството на велосипедни рамки, с което бързо си спечели имидж на иновативна компания, движена от двама инженери-маниаци, които не обичат изрази като „не може“ и „не става“. Представеният още в началото на годината прототип MX6-R е просто поредната им интересна разработка, но може би по-интересна от обикновено. За да се осъществи този проект, те са намерили партньор в лицето на компанията Renishaw, която е специализирана в създаването на специализирани продукти чрез иновативни технологии, включително и във внедряването на тези технологии в промишлеността. От подобно сътрудничество в началото на 2014 г. се ражда продукт, който вероятно можем да наречем велосипед от бъдещето… или то вече е настояще?
Empire AP-1
Първо по няколко думи за всяка от компаниите. Empire привлече вниманието на специализираната МТБ общност още с първия си велосипед, модела за спускане АР-1. Особеното и уникалното при него е, че рамката е отлята в няколко отделни части, които са заварени, за да оформят предния триъгълник и задното люлеещо рамо. Заради това рамката, най-грубо казано, прилича на такава, направена от H-образни метални профили. Отливането на метални конструктивни елементи съвсем не е ново като технология, даже е една от най-старите. Новото е, че преди Empire почти никой не бе и помислял да ползва подобен метод за рамка на планински велосипед, тъй като се считаше, че или теглото ще бъде високо, или здравината няма да е достатъчна. Съвременните методи на производство обаче са направили възможно отливането на достатъчно фини, леки и здрави елементи и АР-1 е живото доказателство за това. След него се появи и АМ/ендуро моделът МХ6 – при него са използвани две стандартни тръби, но всички други елементи са отляти или фрезовани, така че отново е налице интересно изработена рамка с характерна и неповторена визия. По-подробно можете да разгледате тези два модела в сайта на производителя: http://empire-cycles.com/.
Изработка чрез добавяне (additive manufacturing) – с това се занимава компанията Renishaw. Популярното наименование на цяла група технологии, които се ползват при изработката чрез добавяне, е 3D принтиране. Повечето хора свързват този термин с изработка на детайли от различни полимери, защото тези технологии вече станаха достатъчно достъпни, че да може и хоби-любители да си ги набавят и ползват в домашни/гаражни условия. 3D принтирането обаче е възможно и се използва и за метални изделия. Основният принцип при него е, че продуктите/детайлите не се изработват чрез отнемане или преоформяне на материала, а чрез постепенното му добавяне/наслагване, като най-често изходният материал е в прахообразен вид. Renishaw не само имат опит и технологии за производство на метални изделия чрез 3D принтиране. Наскоро те представиха изцяло нова машина за 3D принтиране, насочена към промишленото производство, при която процесът е изцяло автоматизиран и оптимизиран. Повече за дейността и продуктите на компанията можете да научите от сайта им: http://www.renishaw.com/.
Проектът за 3D принтиран велосипед започва от… седалковата тръба. Тя е от типа seat tower, т.е. отделен детайл, закачен към предния триъгълник. С цел оптимизиране на теглото и здравината, формата му е доста сложна дори и в стандартната версия от алуминиева сплав, която тежи 360 грама. В желанието си да направят този детайл още по-лек и изпипан, без да жертват здравината му, Empire Cycles се обръщат към Renishaw, за да го изработят от титанова сплав чрез 3D принтиране. Преди самата изработка елементът претърпява значителна оптимизация и се превръща в куха конструкция, а когато чертежите се превръщат в реално изделие, неговото тегло е 200 грама, т.е. с 44% по-ниско от алиминиевия си първообраз!
И не е само теглото! Работата продължава с интензивно тестване по МТБ стандарта EN 14766, при което детайлът издържа 6 пъти повече цикъла от необходимото, без да се счупи.
Всичко това вдъхновява инженерите на двете компании да направят и следващата стъпка, която е почти немислима до този момент – да направят цялата рамка чрез методите на 3D принтирането. За целта те отново залягат пред компютрите с проектантски софтуер и старателно моделират елементите на бъдещата рамка, които след това са изработени отново от титанова сплав и в първоначалния си вид изглеждат така:
Този блок представлява рамката в „ненарязан“ и несъединен вид – това се налага заради възможностите на „принтиращата“ машина, която може да изработи детайли с размер на дългата страна до 300 мм. На снимката ясно се различават отделните елементи, които след това са били изрязани от този блок и съединени в подготвените за целта зони, като е използвано 3М структурно епоксидно лепило. За момента велосипедът съществува в една единствена бройка и след като бе показан на 1-2 изложения в началото на 2014 г., в момента вероятно продължават тестовете върху него както в лабораторни условия, така и чрез каране в реални.
Цялото упражнение е струвало около 20 000 британски паунда, което очевидно не е рентабилно за серийно производство в момента, но нека не забравяме, че в случая става дума за прототип и за единична бройка. Едно от големите предимства на 3D принтирането е именно това, че цената на изделията се влияе единствено от обема на продукцията и количеството материал, а не от сложността на формите. Това означава, че за някои детайли, които при стандартни методи на производство струват много заради трудното им оформяне и изпълнение, при 3D принтиране цената може да се окаже по-изгодна при достатъчно голям брой изделия именно заради това, че няма оскъпяване заради сложността. И това съвсем не е единственият възможен плюс на подобни технологии. Ето и някои от другите:
3D принтираната титанова рамка тежи 1400 грама при тегло на алуминиевата 2100 грама, което е с 33% по-малко. Но пак казвам, не е само теглото! При карбонова рамка също може да се постигне такова тегло, но инженерите на Empire и Renishaw смятат, че в дългосрочен план експлоатацията на метална рамка, особено пък титанова, би била много по-сигурна и безпроблемна, отколкото на карбонова.
Друго огромно предимство на технологиите за 3D принтиране e възможността за нанасяне на моментални промени във формата и конструкцията на детайлите. При методите на производството чрез добавяне не се налага предварителното създаване на калъп, матрица или друго подобно скъпо струващо технологично изделие. Това означава, че във всеки момент, когато производителят реши да направи промяна в продукта, тя става възможна и не е необходимо да се изчаква изплащане на предишния шаблон, за да се направи нововъведение. Това със сигурност разкрива и огромни възможности при разработването на прототипи.
Лесно е да си представим и възможностите за добавяне на уникални елементи към рамката по желание на клиента – било то неговото име или някакъв номер, или дори RFID чип, който би могъл да е невидим с просто око и да се ползва за какво ли не, включително и за проследяване на велосипеда при кражба.
Пряката цел на проекта MX6-R е била да се създаде функционален и напълно използваем велосипед чрез 3D принтиране, за да се демонстрират, от една страна, технологиите и възможностите на подобно производство, и да се изследва и тества, от друга страна, приложението им във велосипедната индустрия. Със сигурност ще мине време, преди да видим подобен байк като серийно производство, но, честно казано, не смея да кажа, че ще е „доста време“, а специално за някои компоненти може да се окаже и съвсем скоро!
Повече по темата можете да прочетете и в следните източници:
