3D-печать для велосипедов: технологии, материалы, кейсы

Что и как печатают для велосипедов?

Сегодня на 3D-принтерах печатают практически все составляющие части велосипедов: рамы, корпуса для аккумуляторов, рулевые механизмы, мелкие компоненты — проушины, крепления, клапаны, а также аксессуары. К 3D-печати прибегают как профессионалы, участвующие в международных соревнованиях, так и простые любители велосипедных прогулок.

Самый популярный предмет печати — седла. Как правило, именно они требуют максимальной кастомизации. С помощью 3D-технологий седлам придают необходимый уровень комфорта, индивидуальности и эргономичности.

Преимущества 3D-печати

• Неограниченные возможности для кастомизации сидений и других велосипедных деталей — в зависимости от анатомии, целей и предпочтений заказчика;
• более высокая скорость изготовления изделий по сравнению с традиционными методами производства;
• возможность создания быстрых и недорогих прототипов будущих изделий для тестирования;
• возможность восстановить устаревшие или снятые с производства детали, придав им новые качества;
• возможность использовать для печати как прочные и одновременно легкие пластики, так и металлы;
• напечатанные на 3D-принтере детали легче обычных;
• возможность быстро изготовить сложную конструкцию;
• 3D-печать способна сочетать нестандартный дизайн с высокой функциональностью.

Какие технологии используются?

Разнообразие технологий 3D-печати для велосипедов велико, а в качестве материалов используются и пластики, и металлы. В числе методов:

• FDM — послойное построение модели с помощью расплавленного пластика. Готовые изделия отличаются низкой стоимостью, прочностью, износоустойчивостью.
• SLA — лазерная стереолитография. Жидкий фотополимер послойно отверждается под действием луча лазера. SLA-принтеры отличаются большими камерами построения. Это позволяет целиком печатать крупногабаритные модели или небольшие партии более мелких деталей.

• Polyjet — послойное отверждение жидкого фотополимера под воздействием ультрафиолетового излучения. Используется в 3D-принтерах Stratasys.
• MJF — послойная засветка жидкого материала ультрафиолетом. Технология гарантирует высокую детализацию и прекрасное качество поверхностей.
• SLM — селективное лазерное плавление металлических порошков.

SAF — сплавление полимерного порошка при помощи поглощающей инфракрасное излучение жидкости. Еще одна собственная технология производителя 3D-принтеров Stratasys. В 2021 году немецкая компания DQBD GmbH использовала технологию SAF для крупносерийной 3D-печати несущих деталей нового велосипедного седла.

DQBD заявила, что благодаря 3D-печати экономит 22 тыс. фунтов стерлингов на всех этапах разработки и производства и сокращает время выполнения заказа с трех-шести месяцев до 10 дней.

3D-печать седел

Многие бренды включают напечатанные седла в свои линейки. Среди преимуществ таких изделий:

• возможность сделать удобную набивку, устранив недостатки традиционных материалов;
• долговечность;
• возможность регулировать плотность определенных участков седла;
• гибкий дизайн;
• легкость.

Российский бренд велосипедных седел Bjork совместно с компанией Carbon, Inc. (США) с помощью 3D-печати производит сверхлегкие карбоновые седла Setka. Несмотря на исключительно малый вес — всего 135 г — седло рассчитано на водителя весом 120 кг и сумку весом до 10 кг.

Внутри седла находится набивка из углеродного композита. Ее конструкция включает в себя девять зон переменной жесткости, обеспечивающей поддержку в зависимости от того, как райдер сидит на разных частях седла.

Еще один пример. Компания Posedla (Чехия) разработала систему для 3D-печати велосипедных сидений с использованием 3D-принтера, работающего по технологии MJF. Чтобы создать индивидуальное седло, требуется лишь знание предпочтений гонщика и отпечаток его седалищных костей. Разные части седла могут быть изготовлены с разной жесткостью.

Седла Posedla, напечатанные на 3D-принтере, разработаны так, чтобы точно выдерживать вес райдера и обеспечивать больший комфорт, чем стандартные модели. Средняя стоимость одного седла составляет 490 долларов.

Ячеистое сиденье

Дизайнеры китайской компании ProtoFab (Vistar) разработали велосипедное сиденье с ячеистой полой структурой. Оно не только учитывает особенности человеческой анатомии, но и остается относительно сухим после дождя, а также хорошо пропускает воздух.

После того, как дизайнер завершил 3D-моделирование, специалисты сразу приступили к печати цельной детали. Изготовление вместе с моделированием заняло два дня. В качестве материала для печати был использован светочувствительный полимер. Технология 3D-печати — SLA.

3D-печать разных деталей

Рама из PLA

Итальянская дизайн-студия Eurocompositi разработала функциональную раму для горного велосипеда. Изделие было напечатано на 3D-принтере биоразлагаемым и пригодным для вторичной переработки пластиком PLA. Кроме того, для 3D-печати рамы потребовалось меньше энергии, чем для производства ее традиционными методами.

Рама велосипеда спроектирована с использованием современного программного обеспечения для 3D-моделирования и генеративных алгоритмов, которые создают уникальные формы и размеры трубок, сохраняющих необходимую жесткость и долговечность. Каждая деталь напечатана на FDM-принтере индивидуально и имеет пазы и соединения, что делает сборку очень быстрой и прочной.

Сетчатая рама

Промышленный дизайнер из Австралии Джеймс Новак разработал велосипедную раму, обладающую сетчатой текстурой и учитывающую пропорции тела райдера.

Рама была напечатана материалом Mammoth, в основе которого — отвержденный с помощью лазера жидкий полимер. Mammoth используется для печати гигантских моделей с размерами до 2100 x 700 x 800 мм по технологии SLA. Изделия из этого материала обладают превосходной гладкой поверхностью.

3D-печать для гоночного велосипеда

В 2020 году производитель гоночных велосипедов для Tour de France Colnago (Италия) заказал для одной из своих моделей 3D-печатные раму и руль. Детали были изготовлены методом FDM в течение 8-12 часов. Возможность напечатать прототип в масштабе 1:1 и быстро его протестировать позволила ускорить цикл разработки и оптимизировать продукт без лишних затрат. На этом велосипеде спортсмен Таджей Погачар выиграл Tour de France-2020.

Корпус для аккумулятора и контроллера

Проект — электрификация велосипеда своими руками с помощью 3D-печатных деталей. Этапы работы:

• реверс-инжиниринг: фотосъемка велосипеда в профиль и получение при помощи пластилина объемного слепка нижней трубы, к которой крепится корпус аккумулятора.

• 3D-моделирование на основе полученных снимков и слепков.

• 3D-печать. Материал — пластик АБС.

Еще один пример 3D-печати корпуса аккумулятора для велосипеда. Материал — АБС пластик. Длина — более 40 см. Сделано в студии 3D-печати Space, Чебоксары.

3D-печать велосипедных аксессуаров