Bicicletas eléctricas sostenibles con impresión 3D y titanio
Los nodos de motor son una de las piezas más difíciles de fabricar cuando se trata de bicicletas eléctricas de alta gama. Cuando GSD Global acudió a Sandvik para investigar la posibilidad de imprimir en 3D sus nodos en titanio, quedaron encantados al descubrir que podían obtener una solución más ligera, más duradera y mucho más eficiente desde el punto de vista energético.
Durante mucho tiempo, la gente ha dudado en renunciar a la comodidad de su coche en sus desplazamientos diarios. Pero con la creciente popularidad de las bicicletas eléctricas (e-bikes), las cosas están empezando a cambiar. Esto es más que bienvenido si se tiene en cuenta que las emisiones de carbono siguen aumentando, y el sector del transporte es el principal responsable de este hecho.
GSD Global es una consultora de ingeniería y diseño con una larga experiencia en la creación de bicicletas eléctricas de alta gama. Al frente de la organización está Zach Krapfl, ingeniero de vehículos eléctricos afincado en Paonia (Colorado). Zach se dedica a la conservación de la energía mundial y a reducir el consumo de combustibles fósiles, y opta por combinar bicicletas, vehículos eléctricos ligeros y tecnologías de energías renovables adecuadas como catalizador para, en sus propias palabras, "amar la Tierra y también un poco de felicidad personal".
"Me he dado cuenta de que las personas que han cambiado su principal medio de transporte por bicicletas eléctricas llevan una vida más sana, feliz y ecológica", afirmó mientras pronunciaba una conferencia sobre el futuro del transporte para TEDx.
Como ocurre con cualquier forma de arte, las bicicletas de gama alta suelen fabricarse artesanalmente para satisfacer el paladar específico de un grupo objetivo formado por verdaderos entendidos en bicicletas. Zach Krapfl explica:
"Las bicicletas hechas a mano son el tipo de producto que llega directamente al corazón: para empezar, son obras de arte. Por eso, si podemos ofrecer a estos fabricantes de bicicletas de gama alta un material capaz de hacer que sus bicicletas duren entre 10 y 20 años y sean más eficientes desde el punto de vista energético, eso les cambiará las reglas del juego".
El titanio es difícil de mecanizar, pero más fácil de imprimir
GSD Global trabaja para varios OEM (fabricantes de equipos originales) de bicicletas, y la mayor parte de su trabajo de diseño se centra en las bicicletas eléctricas. Llevan casi una década colaborando con los sistemas de bicicletas eléctricas de Bosch. Juntos, han participado en varias ferias norteamericanas de bicicletas, y atestiguan que hasta hace poco había muy pocas e-bikes presentes en la escena. Se cree que parte de la explicación es que las piezas de titanio que, por ejemplo, constituyen el nodo del motor, que sujeta el motor eléctrico al cuadro de la bicicleta, son muy difíciles de mecanizar mediante procesos como el CNC, y además costosos. Cuando GSD Global acudió a Sandvik para investigar la posibilidad de imprimir en 3D sus componentes de titanio, descubrieron con gran satisfacción que desarrollando el diseño de los nodos del motor y adaptándolos para su fabricación aditiva, podían reducir sus costes hasta en un 75%.
Estamos muy contentos de compartir esto con muchas marcas, y de empezar a añadir más y más piezas aditivas en el futuro.
"Fue entonces cuando nos dimos cuenta de que estábamos ante algo que no sólo sería económicamente viable, sino que también permitiría una mejora sustancial en términos de calidad y eficiencia energética", afirma Zach.
Ventajas de sostenibilidad
Al suministrar a sus fabricantes de equipos originales nodos de motor de titanio impresos en 3D por Sandvik, GSD Global puede permitirles crear las bicicletas eléctricas ideales que no sólo costarán menos y, por tanto, serán cada vez más vendibles, sino que también durarán mucho más. Aparte de la viabilidad financiera, las oportunidades que se derivan de combinar el polvo de titanio con la fabricación aditiva ofrecen otras ventajas en términos de sostenibilidad, por ejemplo, al hacer que las bicicletas sean más ligeras y, por tanto, más eficientes energéticamente.
"Realmente queríamos añadir las ventajas materiales del titanio a nuestros sistemas de propulsión eléctrica de gama alta para bicicletas eléctricas", afirma Zach Krapfl antes de continuar explicando algunas de las ventajas que identifica en las propiedades materiales del titanio, como su extrema resistencia a la fatiga y su capacidad para proporcionar ligereza y longevidad.
Después de empezar con los nodos del motor, a los que Zach Krapfl se refiere como una de las piezas más difíciles de fabricar, no queda más remedio que subir.
"Estamos muy ilusionados por compartir esto con muchas marcas y por empezar a añadir más y más piezas aditivas en el futuro", continúa Zach antes de concluir;
"Y estoy impaciente por ver todos los nuevos polvos metálicos Osprey® de Sandvik en el futuro, especialmente de su nueva planta de polvo de titanio en Suecia".
Resultado
Nodos de motor de titanio más ligeros, rentables y "rápidos de fabricar", que hacen que las bicicletas eléctricas sean más eficientes energéticamente y duraderas, con un mayor rendimiento y una vida útil más larga como resultado.
Diseñador
Zach Krapfl, GSD Global
Material
Aleación de titanio, Osprey® Ti6Al4V
Tecnología aditiva
Láser de fusión de lecho de polvo
Postprocesado
Tratamiento térmico y chorro de arena