Neue Ära des Fahrradbaus: INTENSE Cycles setzt auf additive Fertigung

INTENSE Cycles, ein Vorreiter in der Fahrradindustrie, hat in Zusammenarbeit mit Elementum 3D und TRUMPF, Unternehmen für metallbasierte additive Fertigung, eine neu gestaltete ‘Grundstruktur’ für das M1-Downhill-Rennrad entwickelt. Dabei wurde die A6061-RAM2-Legierung von Elementum 3D verwendet. Die Fahrradindustrie nutzt zunehmend additive Fertigungstechnologien für Prototypen und Serienfertigung.

Um das M1-Rennrad neu zu gestalten, plante das Team von INTENSE, die Grundstruktur des Fahrrads aus einem Stück Aluminium herzustellen. Dieses Bauteil ist entscheidend für die Optimierung der Federung des Fahrrads. Die innovative neue Konstruktion beinhaltet interne Verstrebungen, um sie stärker und leichter zu machen, was mit herkömmlichen Bearbeitungstechniken nicht möglich gewesen wäre. Daher war die additive Fertigung die ideale Lösung.

Durch die Zusammenarbeit mit TRUMPF, einem Hersteller von Fertigungslösungen inklusive des 3D-Druckers TruPrint 3000, konnten die Bauteile produziert werden. Das gewählte Material für die additive Fertigung war die A6061-RAM2-Legierung von Elementum 3D, die INTENSE bereits für seine Aluminiumrahmen verwendete.

Die ersten Entwürfe der Grundstruktur waren für den Druck nicht optimal, daher schlug TRUMPF den Ingenieuren von INTENSE vor, niedrige Überhänge zu entfernen, um die Druckbarkeit zu verbessern. Mit dem aktualisierten Druckprozessor ‘TruTops Print’ von TRUMPF konnte der Winkel der Überhänge von 45° auf 25° reduziert werden, wodurch weniger stützendes Material benötigt wurde. Dies führte zu weniger Fehlern, geringerem Materialeinsatz und weniger Nachbearbeitungsaufwand.

TRUMPF bezog das Feedstock-Material A6061-RAM2 von Elementum 3D, das sich gut mit seiner vorhandenen Infrastruktur bewährte. Die Legierung ist ideal für die interne Prototypenherstellung von Fahrradrahmen geeignet, da sie sich einfach schweißen und mit anderen Rahmenbauteilen, einschließlich Rohren mit dünnen Wänden, wärmebehandeln lässt.

Christian Lengwenat, Anwendungsingenieur bei TRUMPF, lobte die Zusammenarbeit mit Elementum 3D: “Elementum 3D ist professionell und reagiert schnell. Es ist beruhigend, mit einer zuverlässigen und freundlichen Gruppe zusammenzuarbeiten. Die fortgeschrittenen Materialeigenschaften und Oberflächenbeschaffenheit haben unsere Erwartungen übertroffen, und wir planen, künftig mehr Elementum 3D-Pulver in unseren Maschinen zu verwenden.”

Die A6061-RAM2-Legierung erwies sich als schweißbar wie das bearbeitete Aluminium 6061, ohne Poren oder Kontaminationsprobleme. Beide Unternehmen waren mit dem Material sehr zufrieden, insbesondere mit der Oberflächenbeschaffenheit und Genauigkeit der gedruckten Bauteile. Nachdem die Grundstruktur mit dem Rahmen verschweißt war, war es nahezu unmöglich festzustellen, welche Teile gedruckt, bearbeitet oder geschmiedet worden waren.

“Wir sind TRUMPF und Elementum 3D sehr dankbar für ihre großartige Arbeit. Ihre Beratung und Expertise haben eine entscheidende Rolle bei der erfolgreichen Produktion unseres neuen M1 gespielt. Ich freue mich, dass das M1 den 2. Platz bei der UCI Cycling World Championships 2023 belegt hat”, sagte Jeff Steber, Gründer und CEO von INTENSE Cycles.

Basierend auf diesem Projekt und der Leistung des Fahrrads plant INTENSE die Produktion des M1 für Verbraucher auszubauen und additive Fertigung künftig verstärkt für Prototyping-Projekte und andere Serienbauteile einzusetzen.

Intensive Cycles, a pioneer in the bicycle industry, has collaborated with Elementum 3D and TRUMPF, companies specializing in metal-based additive manufacturing, to develop a redesigned “foundation structure” for the M1 downhill racing bike. The A6061-RAM2 alloy from Elementum 3D was used for this purpose. The bicycle industry is increasingly utilizing additive manufacturing technologies for prototypes and series production.

To redesign the M1 bike, INTENSE’s team planned to manufacture the bike’s foundation structure from a single piece of aluminum. This component is crucial for optimizing the bike’s suspension. The innovative new design includes internal braces to make it stronger and lighter, which would not have been possible with conventional machining techniques. Therefore, additive manufacturing was the ideal solution.

By collaborating with TRUMPF, a manufacturer of manufacturing solutions including the TruPrint 3000 3D printer, the components could be produced. The chosen material for additive manufacturing was the A6061-RAM2 alloy from Elementum 3D, which INTENSE already used for its aluminum frames.

The initial designs of the foundation structure were not optimal for printing, so TRUMPF suggested that INTENSE engineers remove low overhangs to improve printability. With TRUMPF’s updated printing processor, ‘TruTops Print,’ the angle of the overhangs could be reduced from 45° to 25°, requiring less supporting material. This led to fewer errors, reduced material usage, and less post-processing effort.

TRUMPF sourced the feedstock material A6061-RAM2 from Elementum 3D, which proved to work well with its existing infrastructure. The alloy is ideal for internal prototyping of bicycle frames, as it can be easily welded and heat-treated with other frame components, including tubes with thin walls.

Christian Lengwenat, an application engineer at TRUMPF, praised the collaboration with Elementum 3D, stating that they are professional and responsive. He also expressed satisfaction with the advanced material properties and surface texture of the printed parts, exceeding their expectations. TRUMPF plans to use more Elementum 3D powder in their machines in the future.

The A6061-RAM2 alloy proved to be weldable like machined aluminum 6061, without porosity or contamination issues. Both companies were highly satisfied with the material, especially the surface texture and accuracy of the printed parts. After the foundation structure was welded to the frame, it was almost impossible to determine which parts were printed, machined, or forged.

“We are very grateful to TRUMPF and Elementum 3D for their great work. Their advice and expertise played a crucial role in the successful production of our new M1. I am pleased that the M1 has achieved 2nd place at the UCI Cycling World Championships 2023,” said Jeff Steber, founder and CEO of INTENSE Cycles.

Based on this project and the performance of the bike, INTENSE plans to expand production of the M1 for consumers and increase the use of additive manufacturing for prototyping projects and other series components in the future.

Key terms and definitions:
– Additive Fertigung: additive manufacturing
– Grundstruktur: foundation structure
– Metallbasierte additive Fertigung: metal-based additive manufacturing
– Prototypen und Serienfertigung: prototyping and series production
– Bauteil: component
– Aluminiumrahmen: aluminum frame
– Überhänge: overhangs
– TruPrint 3000: TRUMPF’s 3D printer
– Materialeinsatz: material usage
– Nachbearbeitungsaufwand: post-processing effort
– Feedstock-Material: feedstock material
– Intern: internal
– Schweißen: welding
– Rahmenbauteil: frame component
– Wärmebehandeln: heat-treating
– Oberflächenbeschaffenheit: surface texture
– Genauigkeit: accuracy
– Gründer: founder
– CEO: CEO

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