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Mit 3D-Druck Zum Innovativen Mountainbike

Canyon erfindet das Mountainbike neu und verbindet Effizienz mit Nachhaltigkeit. Mithilfe von Topologieoptimierung entstehen neue Rahmengeometrien, welche die Ingenieure dank Grossformat-3D-Drucker nach nur zwei Tagen in den Händen halten können.

Die Canyon Bicycles GmbH setzt schon seit ihrer Gründung auf Innovation. Entstanden aus einem Handel mit Fahrradteilen während Radrennen wurde schon bald ein Ladengeschäft eröffnet. Kurz darauf stieg Canyon als eines der ersten Unternehmen in den Versandhandel ein, und man begann mit der Entwicklung eigener Räder.


Additive Verfahren sparen Zeit und Geld beim Rahmendesign

Bislang war die Entstehung eines neuen Rahmenkonzepts aufwendig, kostenintensiv und vor allem langwierig. Um die ersten Prototypen eines neuen Rahmens zu fertigen, wurde ein erstes Modell aus Stahlrohren geschweißt. An diesem konnten dann Anbauteile montiert, die Rahmengeometrie überprüft und das Aussehen beurteilt werden. Gab es Probleme, dann musste ein neues Modell angefertigt werden, was wieder Wochen oder Monate dauern konnte.

Noch aufwendiger ist die Prototypenfertigung bei Rahmen aus Verbundstoffen wie beispielsweise CFK. Für diese muss eine Form gefräst werden, in der die Fasern eingelegt und mit der Matrix verbunden werden. Das ist ein zeitaufwendiger und damit auch teurer Prozess, denn allein der Preis für eine solche Form kann zwischen 15'000 CHF und 30'000 CHF betragen. Und auch hier gilt, dass erst nach einigen Wochen beurteilt werden kann, ob das Rahmendesign wie gewünscht ausfällt, oder ob Anpassungen vorgenommen werden müssen.

Hier kommt der 3D-Druck ins Spiel. Auf ihrem BigRep ONE können die Entwickler ihre am Rechner konstruierten Rahmengeometrien in ein bis zwei Tagen ausdrucken. So hat man schon nach kurzer Zeit einen Rahmen in der Hand, kann ihn „begreifen“ und mit den eigenen Vorstellungen vergleichen. 


Entwicklung nachhaltiger Rahmenkonzepte mit Hilfe des BigRep ONE

Im Zuge eines neuen Projekts ergab sich die Notwendigkeit bei Canyon, ganz neue Wege zu beschreiten. Der Entwicklungsabteilung wurde die Aufgabe gegeben einen Rahmen zu entwickeln, der neue Massstäbe bezüglich der Nachhaltigkeit setzen sollte. Die sich daraus ergebenden Randbedingungen stellten die Ingenieure vor eine ganze Reihe von Herausforderungen.

Der Rahmen sollte lediglich aus einem einzigen, leicht zu recycelnden Material bestehen. Für den harten Einsatz im Rennen, und um das Handling auch beim ambitionierten Fahren in der Freizeit zu verbessern, musste der Rahmen möglichst steif ausgeführt sein. Und schließlich durfte das Gewicht ein gewisses Maß nicht überschreiten.

Um diese Ziele zu erreichen, setzte Canyon auf eine rechnergestützte Topologieoptimierung. Nach Vorgabe relevanter Eckdaten errechnete der Computer eine annähernd ideale Rahmenform. Allerdings war eine Vielzahl von Änderungen und Anpassungen notwendig, um nach zahlreichen Zwischenschritten eine umsetzbare Geometrie zu erhalten.  


Zukunft des 3D-Drucks in der Fahrradentwicklung

Der 3D-Druck ermöglicht, wie in vielen anderen Industriezweigen, eine deutlich beschleunigte Produktentwicklung. In Zeiten immer kürzerer Produktzyklen und einer steigenden Nachfrage nach individualisierten Produkten erlauben es additive Fertigungsverfahren, schnell auf sich verändernde Marktbedingungen zu reagieren. Durch eine engere Vernetzung computergestützter Designprozesse und moderner Herstellungsverfahren lassen sich Produkte herstellen, die noch vor kurzem undenkbar waren.


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