瑪瑞斯助力 Pinarello使用3D打印對新自行車減重

來源： Materialise 瑪瑞斯


導讀：對于賽車愛好者來說，騎行運動意味著要攀登陡峭的山坡，長距離沖刺，并與無休止的風進行抗爭。自行車的重量決定了一切。Pinarello的新款賽車Dogma F是自行車手夢寐以求的輕量化車型。

為了打造這款獨一無二的自行車，Pinarello需要創(chuàng)新性合作伙伴和最新技術(shù)的幫助。Materialise瑪瑞斯的全套金屬3D打印服務(wù)和量身定制的工作流程幾乎將關(guān)鍵座椅組件的重量減半，是這款自行車能成功問世的主要因素。

挑戰(zhàn)
在騎行運動行業(yè)，每一克的重量都很重要。Pinarello希望能打造一款重量遠低于競爭對手的賽車。但是，實現(xiàn)這一目標不僅僅意味著減輕車輛的重量，還需要團隊能在成本、質(zhì)量、生產(chǎn)速度和制造單位數(shù)量之間取得平衡。

“Pinarello研發(fā)部門面臨的挑戰(zhàn)實際上是減輕重量的問題，” Pinarello運營主管Maurizio Bellin解釋道。“當騎自行車的人想要逆風攀爬和沖刺數(shù)公里時，自行車越輕，就能跑得越快。這就是為什么我們的目標是盡可能減少重量�！�

▲  Pinarello 對這款新自行車的主要設(shè)計目標之一是減輕重量

Pinarello通過與各種技術(shù)經(jīng)驗豐富的供應商合作，開始推進這個項目，這些供應商保證了自行車的高性能但采用傳統(tǒng)制造方法設(shè)計座椅組件，無法做到輕量化。為了實現(xiàn)減輕重量的目標，Pinarello選擇了Materialise瑪瑞斯和3D打印。

解決方案
Materialise瑪瑞斯團隊知道，金屬3D打印能夠很容易就制造出更輕的座夾。該案例的挑戰(zhàn)在于在短短幾周內(nèi)大規(guī)模制造零件。Materialise的內(nèi)部設(shè)計師和工程師、軟件和制造團隊需要齊心協(xié)力完成這一生產(chǎn)目標。

Materialise的技術(shù)項目經(jīng)理Philip Buchholz解釋說：“我們位于德國不來梅的金屬技術(shù)中心擁有需要的專業(yè)環(huán)節(jié)，結(jié)合了我們的內(nèi)部設(shè)計技術(shù)、研發(fā)部門的廣博學識以及工業(yè)化生產(chǎn)流程�！�

▲  在我們的金屬能力中心，我們可以結(jié)合軟件、設(shè)計和工程專家的知識，將金屬3DP提升到一個新的水平

“設(shè)計和工程是與Pinarello密切合作完成的，”Materialise瑪瑞斯的設(shè)計工程師Tim Hermanski說。“在每次設(shè)計迭代中，我們都先行完成了虛擬仿真測試。座夾需要做到輕量化，但也需要足夠的強度來支撐騎車人的重量。這些內(nèi)部測試節(jié)省了大量時間，也能確保最終部件的可打印性和可靠性。” 測試完成后，團隊與Pinarello共享了3D打印設(shè)計，便于進行他們自己的一組物理測試，例如在測試臺和道路上進行疲勞測試。

3D打印的一個主要好處是完成設(shè)計的速度快。傳統(tǒng)制造在每次設(shè)計更新期間都需要新模具和復雜的CNC編程，但3D打印并非如此。這些設(shè)計是完全數(shù)字化的，因此可以快速完成調(diào)整。

除了零件的實際設(shè)計之外，團隊還需要應對在如此短的時間內(nèi)生產(chǎn)大量零件的挑戰(zhàn)。該項目要求在不到一個月的時間內(nèi)打印2,000個零件。這再次驗證了Materialise的打印服務(wù)能力。團隊齊心協(xié)力創(chuàng)建了一個提供全方位服務(wù)的定制生產(chǎn)工作流程，包括了標簽和質(zhì)量的檢查，成功地實現(xiàn)了目標。

▲  定制的生產(chǎn)工作流使團隊能在不到一個月的時間內(nèi)打印2,000個零件

“我們必須在我們的生產(chǎn)鏈中引入工業(yè)化流程，”Philip說�！巴ㄟ^設(shè)計不需要支撐結(jié)構(gòu)或能通過手動處理后續(xù)步驟的零件和工藝來實現(xiàn)這一目標。減少這些步驟為我們在制造過程中節(jié)省了大量時間。我們還創(chuàng)建了一個自定義打印參數(shù)集，便于加快打印時間，滿足所需的材料屬性，并通過優(yōu)化成本使項目更具可行性。

“我們通過Materialise Process Tuner實現(xiàn)了所有的目標，Materialise Process Tuner是我們今年末將推向市場的一個解決方案，可以廣泛地‘調(diào)整’工藝開發(fā)。該軟件不僅加快了參數(shù)的設(shè)置，而且自動化的運行而減少了人工的操作錯誤，并能查看所有存儲在中央數(shù)據(jù)庫中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以供未來操作使用。我們在短短幾周而不是幾個月內(nèi)開發(fā)了經(jīng)過優(yōu)化的打印參數(shù)。如果沒有Metal Competence Center的軟件和D&E團隊的綜合專業(yè)知識，我們就無法實現(xiàn)這一目標�！�

結(jié)果
通過與Pinarello的密切合作以及內(nèi)部團隊不懈的努力，Materialise瑪瑞斯為Pinarello實現(xiàn)其目標提供了所需的零件

3DP專家利用AM的設(shè)計自由度設(shè)計了座椅組件，并選擇了適合的材料以實現(xiàn)顯著的輕量化效果。最后，通過選擇性激光熔化打印的鈦部件比通過傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的原始鋁設(shè)計輕了42.5%。

3D打印的可及性使得這項技術(shù)不僅能提供給參加環(huán)法自行車賽的頂級自行車手，還可以提供給世界各地的每個人。

— Maurizio Bellin，Pinarello運營主管

Materialise生產(chǎn)如此大規(guī)模的3D打印零件的速度也令人印象深刻。通過優(yōu)化設(shè)計和簡化生產(chǎn)流程，該團隊在三周內(nèi)完成了從下訂單到交付2,000個零件的過程，共計多達20,000個零件。與傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)速度進行比較能很好地體現(xiàn)3DP的速度優(yōu)勢，傳統(tǒng)制造業(yè)需要提前6到12個月下達這種規(guī)模的訂單，尤其是在供應鏈受到全球原材料和產(chǎn)能短缺影響的時候。在這種情況下，Materialise的制造中心位于歐洲也是一個顯著的優(yōu)勢。Materialise能提供更快的交貨時間和更具可持續(xù)性的交付，而不是從全球制造商那里訂購。

▲  3DP生產(chǎn)的速度和準確性加上輕質(zhì)的最終零件成功造就了尖端的Dogma F自行車

“由于Materialise和我們對細節(jié)的關(guān)注，我們在小型座管夾上就節(jié)省了35克的重量，”Maurizio 說。“從這個角度來看，這比座桿本身的最終重量減輕了8克。細節(jié)決定成敗。多虧了3D打印，我們才能真正證明這一點。

“但這不僅僅是關(guān)于減輕重量。3D打印的可及性使得這項技術(shù)不僅能提供給參加環(huán)法自行車賽的頂級自行車手，還可以提供給世界各地的每個人�！�