Riemenscheiben: Mit additiver Fertigung gut im Rennen

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In Zusammenarbeit mit den Selective Laser Melting-Experten des dänischen Technologie.-Instituts hat das Radsportunternehmen CeramicSpeed besonders leichte und langlebige Riemenscheiben entwickelt, die von professionellen Fahrern für eine verbesserte Performance eingesetzt werden.
Riemenscheiben 3D-gedrucktQuelle: SLM Solutions

In Zusammenarbeit mit den Selective Laser Melting-Experten des dänischen Technologie-Instituts hat das Radsportunternehmen CeramicSpeed besonders leichte und langlebige Riemenscheiben entwickelt, die von professionellen Fahrern für eine verbesserte Performance eingesetzt werden.

Wie im gesamten Mobilitätssektor ist im Radsport eine konsequente Leichtbauweise von Bedeutung. Langstreckenrennen, wie die 3’460 Kilometer lange Tour de France, sind dabei eine einzigartige technische Herausforderung, denn nicht nur das Gewicht der Rennräder soll so gering wie möglich sein, auch die Belastbarkeit muss erhalten bleiben.

Das leichteste Zahnrad der Welt: Riemenscheiben aus Titan

Der globale Fahrradmarkt wird vor allem von Innovationen getrieben. CeramicSpeed revolutionierte beispielsweise durch die Einführung von Keramiklagern den professionellen Rennradsport. Um immer auf dem neuesten Stand der Technik zu sein, hat CeramicSpeed eine Zusammenarbeit mit dem dänischen Technologieinstitut (DIT) begonnen. Mit einer Quad-Laser Maschine SLM 500 und einer Twin-Laser Maschine SLM 280 setzt das Institut seit Jahren erfolgreich das selektive Laserschmelzen ein und ist damit der perfekte Entwicklungspartner. Aus dieser Partnerschaft ist das leichteste Zahnrad der Welt hervorgegangen, die sogenannten Riemenscheiben aus Titan. Dabei haben die Unternehmen auch mit Profis aus der diesjährigen Tour de France zusammengearbeitet, die unter Live-Bedingungen Tests durchführten.

„Die 3D-Druck Technologie hat uns einen großen Spielraum gegeben, um auf kreative Weise mit dem Design zu experimentieren. Gleichzeitig konnten wir die Funktionen des Produkts kontinuierlich optimieren,“ sagt Carsten Ebbesen, F&E-Manager bei CeramicSpeed. „Durch die Zusammenarbeit mit dem dänischen Technologieinstitut konnten wir die Zahnräder in einem völlig neuen Design entwickeln und produzieren, was so nur mittels 3D-Druck möglich ist.“

Riemenscheiben aus Titan reduzieren Gesamtgewicht des Kettenrads auf 8,4 Gramm

Die auf der Selective Laser Melting Maschine SLM 500 in Titan gebauten Riemenscheiben sind mit 17 Speichen ausgestattet, die bei einer Wandstärke von nur 0,4 mm einen Durchmesser von 2 mm haben. Durch die Hohlgeometrie konnte das Gesamtgewicht des Kettenrads auf 8,4 Gramm reduziert werden. Thor Bramsen, Industrial Manager beim dänischen Technologieinstitut, ist von den Möglichkeiten der SLM-Technologie begeistert: „Die Hohlgeometrie der Objekte kann nicht mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Der 3D-Druck in Kombination mit nachfolgenden spezialisierten Prozessen führt zu einem einzigartigen innovativen Produkt.“ Trotz der komplexen Geometrie sei es möglich, immer wieder in der gleichen Qualität, also in Serie, zu produzieren.

Das mit dem selektiven Laserschmelzen hergestellte Getriebe hat strenge Qualitätsprüfungen bestanden. Die Riemenscheiben sitzen auf den Außenzahnrädern der Schaltung und unterliegen somit einem hohen Verschleiß. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von CeramicSpeed hat deswegen die Abnutzung der bedruckten Titanteile getestet. Die mit dem selektiven Laserschmelzen hergestellten Riemenscheiben erwiesen sich als langlebiger und zeigten bei einer geringen Dichte eine höhere Korrosionsbeständigkeit sowie Festigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumteilen.

Riemenscheiben für die Serienfertigung mit additiver Fertigung optimiert

Um ein additiv gefertigtes Produkt in einer hohen Qualität in Serie anbieten zu können, muss die gesamte Prozesskette aufeinander abgestimmt werden. Dazu gehören nicht nur robuste, verlässliche Maschinen von SLM Solutions, das Bauteil muss zunächst für den additiven Fertigungsprozess neu konstruiert oder entwickelt werden. Das Produkt von CeramicSpeed wurde von DTI für die Serienfertigung mit additiver Fertigungstechnologie optimiert. Dieser Prozess ist ein Zusammenspiel, bei dem das Design des Kunden nicht verändert wird, aber gleichzeitig Material für die CNC-Bearbeitung hinzugefügt wird, Stützstrukturen optimiert und die Wandstärke sowie das Gewicht minimiert werden. Nach der erfolgreichen Fertigung erfolgt die ebenso wichtige Nachbearbeitung des Bauteils. In diesem Fall nutzt das dänische Technologieinstitut seine gesamte Bandbreite an Nachbearbeitungsmöglichkeiten, sodass bei einer Lieferung des fertigen Produktes nur noch die Montage erfolgen muss.

Die ersten Keramiklager von CeramicSpeed wurden vor weniger als 20 Jahren bei der Tour de France vorgestellt. Die Designinnovation durch das selektive Laserschmelzen und die Partnerschaft mit den Produktionsexperten des dänischen Technologieinstituts tragen dazu bei, die Grenzen der Fahrradtechnologie zu erweitern und neue Maßstäbe zu setzen.

Hier erfahren Sie mehr zum 3D-Druck im Fahrradbau.

Lesen Sie auch: Composite-Bauteile: Leicht, fest und sicher – wie das zusammen geht

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