3D-print mountainbike van Renishaw nabewerkt met WNT-freesgereedschappen

De gereedschapleverancier WNT liet op de AMB in Stuttgart zien dat freestechnologie nodig blijft, ook al ga je onderdelen 3D-printen. Op de stand prijkte de 3D-print mountainbike van Empire Cycles, gemaakt op de lasersmeltmachine van Renishaw. Om de noodzakelijke nauwkeurigheid van de geprinte onderdelen van titanium te bereiken, moet er gefreesd worden. Met WNT-gereedschappen.

Tegenlopend frezen in plaats van meelopende freesstrategie voor titanium nodig

“De freesbewerking is beslissend geweest voor het succes van dit project”, zegt Chris Williams, directeur van het Britse Empire Cycles dat een bestaand model mountainbike geredesigned heeft om maximaal te profteren van de mogelijkheden van additive manufacturing. “Met 3D-printen zijn we nog niet in staat om de gewenste toleranties en oppervlaktekwaliteiten te realiseren. Eerlijk gezegd, zonder de verspaningskennis van WNT en Merlin Engineering (het fijnmechanisch bedrijf dat de nabewerking heeft uitgevoerd, red.) zou de 3D-print mountainbike in deze vorm niet bestaan.” Het voorbeeld toont wel hoeveel freeswerk je kunt besparen als je onderdelen in eerste instantie vervaardigt met 3D-printen. Op sommige plaatsen op het frame hoefde slechts 2 mm materiaal weggefreesd of gedraaid te worden.

Andere freesstrategie
Voor WNT is dit project een goede leerschool geweest, aldus Scott Bradley, applicatie engineer bij de gereedschapleverancier, onderdeel van Ceratizit. De freesstrategie ziet er namelijk anders uit dan normaal bij het verspanen van titanium. Conventioneel kies je bij dit materiaal voor gelijkloop frezen om op een goede en snelle manier door het materiaal te komen. De eerste testen op het 3D-geprint onderdeel lieten echter zien dat dit minder goede resultaten opleverde. “Tegenloop frezen bleek de beste optie voor de bewerking te zijn.” Daarnaast leert dit project dat ook het opspannen van de dunwandige producten extra aandacht vergt, evenals het juist opspannen. Met de WNT-gereedschappen is niet alleen het oppervlak van het frame bewerkt. Op sommige onderdelen is ook een heel nauwkeurige passing gefreesd.

Wisselplaat in plaats van VHM
In plaats van een volhardmetalen frees heeft WNT voor de hoekfrees A 2011 met wisselplaten gekozen. Deze frees leent zich juist voor het bewerken van dunwandige producten op machines met een hoge snijsnelheid en een lager vermogen. Voor het bewerken van de stuurkop en frame werd de wisselplaat HCF 5240 gebruikt, voorzien van de nieuwe Dragonskin coating die WNT op de AMB heeft geïntroduceerd. Deze coating bestaat uit meerdere dunne lagen wat voor een langere standtijd zorgt. Daarnaast zijn de pedalen, bij dit model nog gemaakt van aluminium, gefreesd met gereedschappen uit Duitsland.

3D-printen: lichter en sterker
WNT liet niet alleen het 3D-geprinte frame zien, maar ook het oorspronkelijke. Is het 3D-geprinte frame gemaakt van titaan, het oorspronkelijke frame is vervaardigd uit aluminium. De engineers van Empire Cycles, dat exclusieve fietsen ontwikkelt en bouwt, vinden aluminium echter te zwaar en carbon te zwak voor de belastingen die op een mountainbike worden losgelaten. Door de topologie te optimaliseren, hebben de engineers bijvoorbeeld het koppelstuk tussen zadel en frame liefst 44% lichter kunnen maken dan het oorspronkelijk was. Het volledige frame weegt slechts 1400 gram, tegenover 2100 gram in aluminium. Carbon zou weliswaar nog lichter zijn, maar mechanisch minder sterk van het 3D-geprinte titanium frame. Het volledige frame kan in één run gemaakt worden op de AM 250 machine van Renishaw. Dat vergt nog zo’n 100 uur, waarna de nabewerking op de freesmachine begint.

• Hier kun je een eerder artikel over de 3D-geprinte fiets lezen
• En hier kun je een artikel over Edumar lezen, een Nederlands fijnmechanisch bedrijf dat gereedschappen van WNT gebruikt
• WNT Nederland