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3D-gedruckte Fahrräder: Welche gibt es ?

Auf 22. September 2020 von Michelle J. veröffentlicht
3D-gedruckte Fahrräder

Wie Sie wissen, stellt die additive Fertigung in der Welt des Sports eine echte Trumpfkarte dar. Mit ihr ist es möglich maßgeschneiderte Ausrüstungen zu entwerfen, die besser an die Morphologie jedes Athleten angepasst sind, mit dem Schwerpunkt auf mehr Komfort. Kurz gesagt, es  bietet einfach bessere Leistungen. Radfahren ist zweifellos eine der Sportarten, in der 3D-Technologien am häufigsten eingesetzt werden. Ziel ist es, sich ein Fahrrad vorzustellen, das leichter, schneller und komfortabler ist und gleichzeitig die Herstellungszeiten und -kosten reduziert. Im Moment gibt es kein Fahrrad, das komplett in 3D gedruckt wird, sondern,  es handelt sich vielmehr um bestimmte Komponenten wie Sattel, Fahrwerk, Pedale usw. So stellen wir heute 12 3D-gedruckte Fahrräder vor. Es handelt sich entweder um Lösungen, die auf dem Markt erhältlich sind, oder einfache persönliche Projekte, die die Vorteile der Technologie demonstrieren. Sie sind alphabetisch geordnet.

Arevo

Arevo, ein junges Start-up-Unternehmen im Silicon Valley, ist ein amerikanisches Unternehmen, das eine Roboter-gestützte 3D-Druckplattform mit sechs Achsen entwickelt hat, die in der Lage ist, Teile aus Verbundstoff zu entwerfen. Um die Vorteile ihrer Lösung zu demonstrieren, hat das Unternehmen ein 3D-gedrucktes Fahrgestellt aus Kohlefasern entwickelt. Das Teil wurde in einem einzigen Durchgang hergestellt und dauerte nur wenige Tage. Normalerweise dauert der Prozess 18 Monate vom Entwurf bis zur Produktion. Um das erste Elektrofahrrad mit einem Fahrgestell aus bedruckter Kohlefaser, Emery One, herzustellen, arbeitete Arevo mit Emery Bikes zusammen

3D-gedruckte Fahrräder

Atherton Bikes

Atherton ist auf die Produktion von Mountainbikes spezialisiert und hat mit dem Hersteller von 3D-Metalldruckern Renishaw zusammengearbeitet, um die Titanhülsen für deren Fahrradrahmen herzustellen. Dabei handelt es sich um Verbindungsstücke, die die zylindrischen Rohre verbinden, die den Rahmen des Zweirads bilden. Sie wurden auf der Maschine RenAM 500Q mit vier Lasern gedruckt. Diese Methode spart Atherton Zeit, erlaubt es ihm aber auch, das Hülsendesign bei Bedarf zu ändern durch Modifizierung der CAD-Datei und Testen verschiedener Designs.

Empire Cycles & Renishaw

Empire Cycles ist eine Fahrraddesign- und -herstellungsfirma aus dem Nordwesten Englands, die Mountainbikern und Downhillern innovative Designs anbietet. In Zusammenarbeit mit dem britischen AM-Metallhersteller Renishaw optimierte es das Design seines Mountainbikes mit Hilfe additiver Fertigungstechnologien. Durch den Einsatz einer Software zur Topologieoptimierung war Renishaw in der Lage, den effizientesten Platz für das Material zu bestimmen und es aus Bereichen mit geringer Belastung zu entfernen, bis ein für die Lastaufnahme optimiertes Design generiert wurde. Dadurch konnte das Gewicht des Mountainbike-Rahmens um 33% reduziert werden. Das resultierende Mountainbike ist leichter, aber dennoch stabiler und verfügt über einen 3D-gedruckten Rahmen und eine Sattelstützenhalterung aus Titanlegierung. Der Rahmen wurde mit Hilfe der AM250-Maschine von Renishaw additiv in Abschnitten hergestellt.

3D-gedruckte Fahrräder

Specialized

Specialized Bicycles, mit Sitz in den USA, stellt Fitness-, Mountain- und Rennräder her. In einer kürzlichen Zusammenarbeit mit dem Hersteller von 3D-Druckern, Carbon, hat das Unternehmen den Sattel neu gestaltet, den es als eines der wichtigsten Komponenten eines Fahrrads betrachtet. Die Herausforderung beim Sattel besteht darin, ein Teil zu entwerfen, das die Leistung des Fahrers maximieren und gleichzeitig Komfort und Stabilität bieten kann. Mit der Technologie von Carbon ersetzte das Unternehmen den traditionellen Schaumstoffsattel durch eine komplizierte Elastomer-Gitterstruktur, die die Grenzen des Schaumstoffs überwindet. Daher ermöglicht das neue Design in Verbindung mit der digitalen Carbon-Lichtsynthese-Technologie, die auf einem Fotopolymerisationsprozess beruht, dem Fahrer ein schnelles Abprallen, eine schnelle Druckverteilung und eine verbesserte Atmungsaktivität.

Superstrata

Superstrata hat sich mit Arevo zusammengetan, um sein 3D-gedrucktes Unibody-Fahrrad zu entwerfen, das die beiden Unternehmen gemeinsam in diesem Sommer (2020) enthüllt haben. Typischerweise bestehen 3D-gedruckte Fahrradrahmen aus mehreren Elementen, die miteinander verklebt und verschweißt werden. Der größte Nachteil dieser konventionellen Herstellungstechnik ist, dass solche Rahmen unter Druck sehr leicht auseinander fallen können. Deshalb entschied sich Superstrata für die additive Herstellung von Unibody-Rädern unter Verwendung der Endlos-Carbonfaser-Technologie. Durch die Verwendung von kohlefaserverstärkten Thermoplasten gelang es Superstrata, eine hohe Schlagfestigkeit und ein geringes Gewicht zu erreichen – nach Angaben des Unternehmens wiegt ein Fahrrad weniger als 2 Wasserflaschen oder 1,3 kg! Da die Directed Energy Deposition (DED)-3D-Drucktechnologie eine perfekte kundenspezifische Anpassung ermöglicht, kann jeder Rahmen individuell hergestellt werden, um dem Körperbau des Einzelnen gerecht zu werden.

Urwahn Bikes

Der deutsche Fahrradhersteller Urwahn Bikes ist eine Partnerschaft mit Schmolke Carbon, spezialisiert auf die Herstellung von Fahrradteilen aus Kohlefaser, eingegangen, um einen 3D-gedruckten Rahmen für sein Rennrad zu entwickeln. Das erste, was einem bei diesem Rad auffällt, ist die Verkupferung des 3D-gedruckten Stahlrahmens. Neben seinem glänzenden Äußeren hat dieses Rennrad einen geometrischen Vorteil gegenüber anderen Fahrrädern: Die elastische Federung des Hinterrads bietet dem Fahrer zusätzlichen Fahrkomfort, ohne dass die Steifigkeit des Tretlagers darunter leidet. Dieser Effekt macht sich besonders bei längeren Fahrten und unebenem Untergrund bemerkbar.

3D-gedruckte Fahrräder

Volkswagen and its electric bike Kinazo

Das slowakische Unternehmen Kinazo arbeitete mit dem Automobilhersteller Volkswagen zusammen, um sein gedrucktes 3D-Elektrofahrrad Kinazo e1 zu entwerfen, das 2017 erstmals veröffentlicht wurde. Ziel von Kinazo war es, ein Elektrofahrrad mit einer in den Rahmen integrierten Batterie und einem eigenen System zur Steuerung der Elektronik durch eine mobile Anwendung zu schaffen. Außerdem sollte es anpassbar sein. Der 3D-Druck war eine perfekte Lösung, da er nicht nur eine kundenspezifische Anpassung, sondern auch die Herstellung des Rahmens in einem Stück ermöglichen würde! Daher wandte sich Kinazo an Volkswagen, das damals über einen der größten 3D-Metalldrucker der Welt verfügte: einen Concept Laser X LINE 2000R. Mit einer Baufläche von 800 x 400 x 500 mm war die Maschine groß genug, um den Rahmen des Motorrads in 3D zu drucken. Das Fahrrad wurde als Prototyp aus Aluminium gefertigt und wog etwa 20 Kilogramm.

Vorteq WX-R

Das britische Unternehmen Vorteq hat gemeinsam mit Ingenieuren des Fahrradherstellers Worx das WX-R Bahnrad entwickelt. Ziel des Projekts war es den Luftwiderstand zu überwinden. Für die Realisierung des Fahrrads nutzten sie die handgeführte 3D-Scanning-Technologie, Artec Leo, eine CFD-Analyse und ein CAD-Programm. So war es ihnen möglich ein leistungsfähiges Fahrrad aus Carbonfaser zu entwickeln, das schon bei den UCI-Bahn-Weltmeisterschaften Anfang des Jahres 2020 zwei Medaillen, drei persönliche Bestzeiten, zwei Nationalrekorde und einen neuen Asienrekord gewonnen hat. Zukünftig soll das WX-R Bahnrad bei Sprintveranstaltungen der Olympischen Spiele zum Einsatz kommen.
3D-gedruckte Fahrräder

Arc Bike II from MX3D

Der in Amsterdam anssäsige RAM-Technologie-Entwickler (Robotic Additive Manufacturing), MX3D, hat nach seinem Arc Bike I eine aktualisierte Version das Arc Bike II auf den Markt gebracht. Das Arc Bike II wurde mit Hilfe der WAAM-Technologie (Wire Arc Additive Manufacturing) innerhalb von 24 Stunden 3D-gedruckt. Im Gegensatz zu seinem Vorgänger, welches aus rostfreiem Stahl hergestellt wurde, ist es deutlich leichter dank des Aluminiummaterials. Zudem soll es auch leichter anpassbar sein, da das Design des Fahrrads mit Hilfe einer generativer Designsoftware an die Körperproportionen des Fahrers angepasst werden kann.

BMW Balance Bike

Ein Balance Bike ist ein Fahrrad ohne Fußpedalen, Kette oder Gangschaltung, das Kindern helfen soll Gleichgewicht und Lenken zu lernen. Ein Fahrrad mit diesen Kriterien wurde auch vom niederländischen Designer, Roel van Heur, entwickelt nur als BMW Luxus Variante. Der Rahmen und die Gabeln des Balance Bikes wurden aus Edelstahl gebogen, geschnitten und in Form geschweißt und dann von Hand gebürstet, um ein authentisches Finish zu erhalten. Zudem enthält das Balance Bike 3D-gedruckte Teile, nämlich den gefälschten Kraftstofftank und die Gabelkappen.

3D-gedruckte Fahrräder

Freicycle

Das von Dr. Dennis Freiburg entwickelte Freicycle hat den Guinness-Rekord für das leichteste Elektrofahrrad der Welt im Jahr 2019 gebrochen. Das nur 6,872 kg schwere Fahrrad verfügt über 3D-gedruckte Teile, die eine erhebliche Reduzierung des Endgewichts ermöglicht haben. Der deutsche Maschinenbauingenieur begann mit einem Modell, das einen Rahmen mit einem Gewicht von weniger als 1 kg und an der Felge montierten Bremsen hatte. Sowohl die Pedale als auch die Bremssättel waren ein Beispiel für Leichtbauteile, die dank der additiven Fertigung integriert werden konnten. Der Motorteil bringt oft viel Gewicht auf das Fahrrad. Die Lösung dafür fand Dennis, indem er den Hauptantriebsmotor in einen Reibungsmotor umwandelte, der vom Hinterrad getragen wird. Da der Freicycle eine Geschwindigkeit von 48 km/h erreichen kann, ist er sicherlich eine unglaublich effiziente Lösung.

Sculpteo’s bike

Das Unternehmen Sculpteo hat einmal mehr bewiesen, dass es in der Lage ist, Lösungen für alle auftretenden Hindernisse zu finden und die Fertigungsprozesse zu maximieren. Diesmal haben sie eines der visionärsten und eigentümlichsten Produkte angeboten: Das erste gedruckte 3D-Fahrrad, das sich mit Hilfe digitaler Funktionen bewegt. Mit ihm unternahmen die Ingenieure und Manager von Sculpteo eine Reise von Las Vegas nach San Francisco. Das Ziel? Die Stärke des Projekts sowie die verwendete Technologie zu demonstrieren. Ihr Werkzeug, die „Agile Metal Technology“, war ein Schlüsselpunkt des Projekts. Es handelt sich um eine sehr komplette Software-Suite, die entwickelt wurde, um 3D-Metalldruckprojekte zu erleichtern und zu beschleunigen. Heute kann es als die erste Anwendung der künstlichen Intelligenz für den 3D-Druck betrachtet werden, die geschaffen wurde, um alle Probleme, die ein Projekt wie dieses während des Herstellungsprozesses haben kann, bewerten und vorhersehen zu können.

3D-gedruckte Fahrräder

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