玛瑞斯助力 Pinarello使用3D打印对新自行车减重

来源： Materialise 玛瑞斯


导读：对于赛车爱好者来说，骑行运动意味着要攀登陡峭的山坡，长距离冲刺，并与无休止的风进行抗争。自行车的重量决定了一切。Pinarello的新款赛车Dogma F是自行车手梦寐以求的轻量化车型。

为了打造这款独一无二的自行车，Pinarello需要创新性合作伙伴和最新技术的帮助。Materialise玛瑞斯的全套金属3D打印服务和量身定制的工作流程几乎将关键座椅组件的重量减半，是这款自行车能成功问世的主要因素。

挑战
在骑行运动行业，每一克的重量都很重要。Pinarello希望能打造一款重量远低于竞争对手的赛车。但是，实现这一目标不仅仅意味着减轻车辆的重量，还需要团队能在成本、质量、生产速度和制造单位数量之间取得平衡。

“Pinarello研发部门面临的挑战实际上是减轻重量的问题，” Pinarello运营主管Maurizio Bellin解释道。“当骑自行车的人想要逆风攀爬和冲刺数公里时，自行车越轻，就能跑得越快。这就是为什么我们的目标是尽可能减少重量。”

▲  Pinarello 对这款新自行车的主要设计目标之一是减轻重量

Pinarello通过与各种技术经验丰富的供应商合作，开始推进这个项目，这些供应商保证了自行车的高性能但采用传统制造方法设计座椅组件，无法做到轻量化。为了实现减轻重量的目标，Pinarello选择了Materialise玛瑞斯和3D打印。

解决方案
Materialise玛瑞斯团队知道，金属3D打印能够很容易就制造出更轻的座夹。该案例的挑战在于在短短几周内大规模制造零件。Materialise的内部设计师和工程师、软件和制造团队需要齐心协力完成这一生产目标。

Materialise的技术项目经理Philip Buchholz解释说：“我们位于德国不来梅的金属技术中心拥有需要的专业环节，结合了我们的内部设计技术、研发部门的广博学识以及工业化生产流程。”

▲  在我们的金属能力中心，我们可以结合软件、设计和工程专家的知识，将金属3DP提升到一个新的水平

“设计和工程是与Pinarello密切合作完成的，”Materialise玛瑞斯的设计工程师Tim Hermanski说。“在每次设计迭代中，我们都先行完成了虚拟仿真测试。座夹需要做到轻量化，但也需要足够的强度来支撑骑车人的重量。这些内部测试节省了大量时间，也能确保最终部件的可打印性和可靠性。” 测试完成后，团队与Pinarello共享了3D打印设计，便于进行他们自己的一组物理测试，例如在测试台和道路上进行疲劳测试。

3D打印的一个主要好处是完成设计的速度快。传统制造在每次设计更新期间都需要新模具和复杂的CNC编程，但3D打印并非如此。这些设计是完全数字化的，因此可以快速完成调整。

除了零件的实际设计之外，团队还需要应对在如此短的时间内生产大量零件的挑战。该项目要求在不到一个月的时间内打印2,000个零件。这再次验证了Materialise的打印服务能力。团队齐心协力创建了一个提供全方位服务的定制生产工作流程，包括了标签和质量的检查，成功地实现了目标。

▲  定制的生产工作流使团队能在不到一个月的时间内打印2,000个零件

“我们必须在我们的生产链中引入工业化流程，”Philip说。“通过设计不需要支撑结构或能通过手动处理后续步骤的零件和工艺来实现这一目标。减少这些步骤为我们在制造过程中节省了大量时间。我们还创建了一个自定义打印参数集，便于加快打印时间，满足所需的材料属性，并通过优化成本使项目更具可行性。

“我们通过Materialise Process Tuner实现了所有的目标，Materialise Process Tuner是我们今年末将推向市场的一个解决方案，可以广泛地‘调整’工艺开发。该软件不仅加快了参数的设置，而且自动化的运行而减少了人工的操作错误，并能查看所有存储在中央数据库中的统计数据，以供未来操作使用。我们在短短几周而不是几个月内开发了经过优化的打印参数。如果没有Metal Competence Center的软件和D&E团队的综合专业知识，我们就无法实现这一目标。”

结果
通过与Pinarello的密切合作以及内部团队不懈的努力，Materialise玛瑞斯为Pinarello实现其目标提供了所需的零件

3DP专家利用AM的设计自由度设计了座椅组件，并选择了适合的材料以实现显著的轻量化效果。最后，通过选择性激光熔化打印的钛部件比通过传统生产工艺生产的原始铝设计轻了42.5%。

3D打印的可及性使得这项技术不仅能提供给参加环法自行车赛的顶级自行车手，还可以提供给世界各地的每个人。

— Maurizio Bellin，Pinarello运营主管

Materialise生产如此大规模的3D打印零件的速度也令人印象深刻。通过优化设计和简化生产流程，该团队在三周内完成了从下订单到交付2,000个零件的过程，共计多达20,000个零件。与传统制造业的生产速度进行比较能很好地体现3DP的速度优势，传统制造业需要提前6到12个月下达这种规模的订单，尤其是在供应链受到全球原材料和产能短缺影响的时候。在这种情况下，Materialise的制造中心位于欧洲也是一个显著的优势。Materialise能提供更快的交货时间和更具可持续性的交付，而不是从全球制造商那里订购。

▲  3DP生产的速度和准确性加上轻质的最终零件成功造就了尖端的Dogma F自行车

“由于Materialise和我们对细节的关注，我们在小型座管夹上就节省了35克的重量，”Maurizio 说。“从这个角度来看，这比座杆本身的最终重量减轻了8克。细节决定成败。多亏了3D打印，我们才能真正证明这一点。

“但这不仅仅是关于减轻重量。3D打印的可及性使得这项技术不仅能提供给参加环法自行车赛的顶级自行车手，还可以提供给世界各地的每个人。”