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Tour d’horizon des vélos qui ont misé sur l’impression 3D

Publié le 22 septembre 2020 par Mélanie R.
vélo imprimé en 3D

Alors que le Tour de France s’est terminé dimanche dernier, il nous a paru intéressant de revenir sur le lien qui existe entre le cyclisme et l’impression 3D. Vous le savez, la fabrication additive a une véritable carte à jouer dans le monde du sport où elle permet de concevoir des équipements sur-mesure, plus adaptés à la morphologie de chaque athlète, misant sur davantage de confort : elle offre tout simplement de meilleures performances. Le cyclisme est sans doute l’un des sports où les technologies 3D sont le plus utilisées. L’objectif est d’imaginer un vélo qui soit plus léger, plus rapide, plus confortable tout en baissant les délais et les coûts de fabrication. Pour l’instant, il n’existe pas de vélo imprimé en 3D dans son intégralité – ce sont davantage certains composants qui le sont comme la selle, le châssis, les pédales, etc. On vous présente donc aujourd’hui 12 vélos qui ont été réalisés grâce à l’impression 3D, que ce soit des solutions disponibles sur le marché ou de simples projets personnels qui démontrent les avantages de la technologie. Ils sont classés par ordre alphabétique.

Les vélos disponibles sur le marché

Arevo et son châssis imprimé en 3D

Jeune startup de la Silicon Valley, Arevo est une entreprise américaine qui a développé une plateforme d’impression 3D robotique à six axes, capable de concevoir des pièces composites. Afin de démontrer les avantages de sa solution, elle a imaginé un châssis imprimé en 3D à partir de fibres de carbone. La pièce a été produite en une seule fois et n’a nécessité que quelques jours de fabrication – en temps normal, le processus dure 18 mois, du design à la production. Arevo a notamment travaillé avec la société Emery Bikes pour imaginer Emery One, le premier vélo électrique intégrant un châssis imprimé en fibres de carbone.

Le châssis a été imprimé en une seule fois

Atherton Bikes

Spécialisé dans la production de VTT, Atherton a travaillé avec le fabricant britannique d’imprimantes 3D métal Renishaw pour produire les manchons en titane du cadre de ses vélos. Ce sont des raccords qui permettent de relier les tubes cylindriques formant le cadre du deux roues. Ils ont été imprimés sur la machine RenAM 500Q dotée de quatre lasers. Une méthode qui permet à Atherton de gagner du temps mais aussi de changer le design du manchon si besoin – il suffit en effet de modifier le fichier CAO et tester différentes conceptions.

Les manchons imprimés en 3D

Empire Cycles imprime en 3D le cadre de son vélo

Empire Cycles est une entreprise de conception et de fabrication de vélos du nord-ouest de l’Angleterre qui propose des designs innovants aux cyclistes et passionnés. En collaboration avec Renishaw, elle a optimisé la conception de son vélo de montagne en utilisant des technologies de fabrication additive. En ayant recours à un logiciel d’optimisation topologique, Renishaw a pu déterminer l’endroit le plus efficace pour placer le matériau, en le retirant des zones de faible contrainte jusqu’à ce qu’une conception optimisée pour la charge soit générée. Ainsi, le poids du cadre du vélo de montagne a été réduit de 33%. Le résultat est un vélo de montagne plus léger et plus solide, avec un cadre en alliage de titane et un support de selle imprimés en 3D. Le cadre a été décomposé en plusieurs pièces et fabriqué sur la machine AM250 de Renishaw.

Le vélo d’Empires Cycles et Renishaw

Specialized Bicycles et ses selles de vélo

Basé aux Etats-Unis, Specialized Bicycles fabrique des vélos de fitness, de montagne et de route. Dans le cadre d’une récente collaboration avec le fabricant d’imprimantes 3D Carbon, l’entreprise a redessiné la selle, qu’elle considère comme l’une des parties les plus importantes du corps d’un vélo. Le défi est de concevoir une pièce qui puisse maximiser les performances du cycliste tout en lui offrant confort et stabilité. Grâce à la technologie de Carbon, l’entreprise a remplacé la selle traditionnelle en mousse par une structure en treillis élastomère complexe qui dépasse les limites du matériau traditionnel. Par conséquent, la nouvelle conception, associée à la technologie DLS de Carbon – qui repose sur un processus de photopolymérisation – permet aux cyclistes de rebondir rapidement, de disperser la pression et d’améliorer la respirabilité.

L’impression 3D permet de concevoir des selles plus confortables

Superstrata

L’entreprise Superstrata s’est associée à Arevo pour concevoir son vélo monocoque imprimé en 3D – il a d’ailleurs été dévoilé cet été. Généralement, les cadres de vélos imprimés en 3D sont constitués de plusieurs éléments qui sont soudés ensemble. Le plus grand inconvénient de cette technique de fabrication conventionnelle est qu’ils peuvent assez facilement s’effondrer sous la pression. C’est pourquoi Superstrata a décidé de fabriquer des vélos monocoques de manière additive, en utilisant la technologie de fibre de carbone continue. En utilisant des thermoplastiques renforcés en fibres de carbone, Superstrata a réussi à obtenir une grande résistance aux chocs et un poids léger – selon la société, le châssis pèse moins de 2 bouteilles d’eau ou 1,3 kg ! Sachez que chaque cadre peut être fabriqué sur mesure pour s’adapter au corps de l’individu. Pour l’instant, l’entreprise est toujours en pleine campagne de financement participatif.

Le vélo de Superstrata s’appuie sur la technologie d’Arevo

Urwahn Bikes

Le fabricant allemand de vélos, Urwahn Bikes, s’est associé à Schmolke Carbon, spécialisé dans la fabrication de pièces de vélo en fibre de carbone, pour développer un cadre imprimé en 3D pour son vélo de course. La première chose que l’on remarque sur ce vélo est le cuivrage du cadre en acier imprimé en 3D. Outre son aspect brillant, ce vélo de course présente un avantage géométrique par rapport aux autres vélos : la suspension élastique de la roue arrière offre au cycliste un confort de conduite supplémentaire sans sacrifier la rigidité du pédalier. Cet effet est particulièrement perceptible sur les longs trajets et les surfaces inégales.

Le châssis en acier plaqué cuivre

Volkswagen et son vélo électrique Kinazo

L’entreprise slovaque Kinazo a travaillé avec le constructeur automobile Volkswagen pour concevoir son vélo électrique imprimé en 3D, le Kinazo e1, qui a été commercialisé pour la première fois en 2017. Kinazo avait pour objectif de créer un vélo électrique avec une batterie intégrée dans le cadre et son propre système de contrôle de l’électronique via une application mobile. L’entreprise voulait également qu’il soit personnalisable. L’impression 3D était donc une solution parfaite, car elle permettait non seulement de personnaliser le cadre, mais aussi de le produire en une seule pièce ! Kinazo s’est donc tournée vers Volkswagen qui, à l’époque, possédait l’une des plus grandes imprimantes 3D en métal au monde : une Concept Laser X LINE 2000R. Avec une surface d’impression de 800 x 400 x 500 mm, la machine était suffisamment grande pour imprimer en 3D le cadre du vélo. Celui-ci était un prototype en aluminium et pesait environ 20 kilos.

Le vélo imprimé en 3D par Volkswagen

WX-R Vorteq

La société britannique Vorteq a développé le vélo de piste WX-R en collaboration avec les ingénieurs du fabricant de vélos Worx. Le but du projet était de surmonter la résistance de l’air. Pour la réalisation du vélo, ils ont utilisé la technologie de numérisation 3D portable, Artec Leo, une analyse CFD et un programme de CAO. Cela leur a permis de développer un vélo en fibre de carbone haute performance qui a déjà remporté deux médailles, trois records personnels, deux records nationaux et un nouveau record asiatique aux championnats du monde sur piste de l’UCI au début de 2020. À l’avenir, le vélo de piste WX-R sera utilisé lors des épreuves de sprint aux Jeux olympiques.

Les technologies de numérisation 3D ont permis de développer un vélo plus léger

Les projets de vélo imprimé en 3D

Le vélo imprimé en 3D Arc Bike II

La société MX3D, basée à Amsterdam et spécialisée dans la technologie RAM (Robotic Additive Manufacturing), a développé son propre vélo baptisé Arc Bike II. Celui-ci a été imprimé en 3D en 24 heures grâce à la technologie WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Contrairement à son prédécesseur, qui était en acier inoxydable, celui-ci est beaucoup plus léger car il est en aluminium. Il devrait également être plus facile à personnaliser, car la conception du vélo peut être adaptée aux proportions du corps du cycliste à l’aide d’un logiciel de conception générative. Le vélo n’a pas pour objectif d’être commercialisé, il sert pour l’instant de démonstrateur des avantages de la technologie WAAM.

vélo imprimé en 3D

Arc Bike II est un vélo imprimé en 3D en métal

BMW Balance Bike

Une draisienne est un vélo sans pédales ni chaîne ou engrenages qui aide les enfants à apprendre l’équilibre et la direction. Le designer néerlandais Roel van Heur a imaginé un modèle répondant à ces critères, s’inspirant d’une moto de luxe BMW. Le cadre et les fourches du Balance Bike ont été réalisés en acier inoxydable, découpés et soudés en forme, puis brossés à la main pour obtenir une finition authentique. Le Balance Bike contient également des pièces imprimées en 3D, comme le faux réservoir de carburant et les fourreaux de fourche. Ce petit vélo imprimé en 3D est un projet personnel et montre les capacités de l’impression 3D.

Le Balance Bike BMW

Freicycle

Développé par le Dr Dennis Freiburg, le Freicycle a battu le record Guinness du vélo électrique le plus léger au monde en 2019. Pesant seulement 6,872 kg, cette bicyclette comporte des pièces imprimées en 3D, ce qui a permis de réduire considérablement le poids final. L’ingénieur mécanicien allemand a commencé avec un modèle dont le châssis pesait moins de 1 kg et dont les freins étaient montés sur la jante. Les pédales et les étriers de freins étaient un exemple de pièces légères qui pouvaient être intégrées grâce à la fabrication additive. La partie moteur ajoute souvent beaucoup de poids à un vélo, c’est pourquoi Dennis a  converti le moteur principal en un moteur à friction supporté par la roue arrière. Pouvant atteindre une vitesse de 48 km/h, le Freicycle est certainement une solution incroyablement efficace.

vélo imprimé en 3D

Le vélo imprimé en 3D Freicycle

Le vélo imprimé en 3D de Sculpteo

La société Sculpteo a une fois de plus prouvé qu’elle était capable d’apporter des solutions à tous les obstacles qui peuvent se présenter en optimisant les processus de fabrication. Cette fois, ils ont proposé l’un des produits les plus visionnaires et les plus originaux : le premier vélo imprimé en 3D qui se déplace grâce à des fonctions numériques. Les ingénieurs et les dirigeants de Sculpteo ont d’ailleurs entrepris un voyage de Las Vegas à San Francisco avec ce vélo. Le but ? Démontrer la force du projet ainsi que les avantages de la technologie utilisée. Leur outil Agile Metal Technology a été un point clé du projet. Il s’agit d’une suite logicielle très complète qui a été conçue pour faciliter et accélérer les projets d’impression 3D métal. Il peut être considéré aujourd’hui comme la première application d’intelligence artificielle d’impression 3D, créée pour aider à évaluer et à anticiper tous les problèmes qu’un projet comme celui-ci peut rencontrer pendant le processus de fabrication.

vélo imprimé en 3D

Le vélo imprimé en 3D de Sculpteo

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