確保手工製作的鈦自行車零件的一致性和質量並不容易，需要精湛技巧，耗時耗力。Angel Cycle Works要求Optimus3D提供金屬增材製造解決(jue) 方案，以完全統一的質量標準生產(chan) 小批量的自行車閥杆組件。

背景

Optimus3D提供增材製造全過程解決(jue) 方案，為(wei) 眾(zhong) 多領域的企業(ye) 提供支持服務，其中包括航空航天、汽車、工業(ye) 和醫療。在提供的服務中有端到端的解決(jue) 方案，同時也包括組件設計、原型和批量生產(chan) 、後處理等。

Optimus3D總部位於(yu) 西班牙北部的維多利亞(ya) 市阿拉瓦科技園Gasteiz，公司服務於(yu) 國際和本地客戶，讓他們(men) 接觸到新一代的3D打印機和軟件。憑借在增材製造方麵積累的專(zhuan) 業(ye) 知識，該公司可為(wei) 客戶實現降低組件複雜性、重量和成本，提高組件質量和可靠性。

西班牙公司Angel Cycle Works是一家國際知名的自行車車架製造商和零部件製造商。公司的主要產(chan) 品是手工製作定製的自行車鈦金屬框架和組件，用於(yu) 公路、碎石、山地和越野的複雜環境。生產(chan) 高品質、高強度的自行車部件依賴於(yu) 主要從(cong) 事手工焊接和小批量生產(chan) ，Angel Cycle Works 熱衷於(yu) 研發增材製造的生產(chan) 工藝。
Optimus3D項目負責人Pablo Capellan說：“我們(men) 在金屬增材製造方麵獲取的專(zhuan) 業(ye) 知識，在很大程度上要歸功於(yu) 對現代製造業(ye) 和逆向工程的深入了解，這也意味著我們(men) 可以更容易地滿足客戶對3D打印工藝的要求，充分使用增材製造的全部功能。”

挑戰

從(cong) 根本上來看，Angel Cycle Works在手工製造鈦閥杆組件時麵臨(lin) 的挑戰與(yu) 原材料有關(guan) 。事實證明，鈦是一種不太容易使用的材料。尤其在手工焊接時，組件的完整性可能會(hui) 發生變形，並且完全符合3D CAD模型變得也非常困難。Pablo Capellan繼續說道，即使涉及替代的增材製造工藝，無論是通過分層熔化金屬還是沿路徑沉積構建部件，鈦金屬仍然給加工過程帶來不小的挑戰。

為(wei) 了批量生產(chan) 組件，最大化增材製造的生產(chan) 力是Optimus3D的另一個(ge) 關(guan) 鍵標準。它不僅(jin) 需要保證組件的完全準確性和可靠性，還需要確保每個(ge) 構建步驟中都能產(chan) 生最大數量的組件，已獲得成本效益。

解決(jue) 方案
Optimus 3D提議使用雷尼紹RenAM 500S單激光增材製造係統。它專(zhuan) 為(wei) 粉末床融合（也稱為(wei) 激光熔化）構建金屬部件而設計，構建體(ti) 積為(wei) 250mm×250mm×350mm。對於(yu) Angel Cycle Works自行車部件來說，重要的是雷尼紹係統一流的惰性製造氣氛（充滿高純度氬氣的真空）確保了所有合格金屬的高質量構建環境，包括鈦Ti6AI4V。

考慮到組件的結構和尺寸，在垂直方向上構建通常是首選。然而，認識到潛在的變形問題和最大限度提高生產(chan) 率的需要，Optimu3D選擇在水平方向進行堆積。

“我們(men) 的想法很簡單。通過水平製造組件，最大限度地減少生產(chan) 特定批次的自行車零件，幫助Angel Cycle Works實現預算目標。這意味著我們(men) 能夠更好地測量和處理變形，因為(wei) 閥杆組件又長又細，尺寸為(wei) 35mm×20mm×115mm。”Pablo Capellan解釋道。

正如預期的那樣，直接從(cong) CAD文件導出並采用水平製造的方式生產(chan) 組件，在最脆弱的區域會(hui) 產(chan) 生0.375mm的扭曲變形。為(wei) 了消除這個(ge) 缺陷，Optimus3D與(yu) 雷尼紹的工程師合作，研發出基於(yu) 有限元模擬的解決(jue) 方案。
雷尼紹應用工程師Alex Garcia解釋說，通過第三方軟件Simufact Additive可以完美模擬RenAM 500S係統的粉末床熔合過程，從(cong) 而確定使用精確補償(chang) 係數準確地“預扭曲”組件設計。

結果

使用金屬增材製造，Angel Cycle Works能夠生產(chan) 出以前手工製作的鈦自行車閥杆組件，確保組件質量的高度一致性，同時還改進了其重量和強度特性，能夠更好地滿足客戶對組件生產(chan) 數量的動態要求。

這種創新的金屬增材製造解決(jue) 方案意味著RenAM 500S係統上的每個(ge) 構建體(ti) 積都能夠一次連續3D打印多達50個(ge) 相同的組件，完全可以實現非常短的交貨期。組件成本的大幅下降直接導致了供應鏈的精簡。