Kestävät sähköpyörät 3D-tulostuksen ja titaanin avulla
Moottorisolmut ovat yksi vaikeimmin valmistettavista osista, kun on kyse ensiluokkaisista sähköpyöristä. Kun GSD Global kääntyi Sandvikin puoleen tutkiakseen mahdollisuutta 3D-tulostaa solmut titaanista, he olivat innoissaan huomatessaan, että he saisivat kevyemmän, kestävämmän - ja paljon energiatehokkaamman - ratkaisun.
Ihmiset ovat pitkään epäröineet luopua autonsa mukavuudesta päivittäisillä työmatkoillaan. Sähköpyörien (e-pyörien) suosion kasvun myötä tilanne on kuitenkin alkanut muuttua. Tämä on enemmän kuin tervetullutta, kun otetaan huomioon, että hiilidioksidipäästöt ovat edelleen kasvussa - ja kuljetussektori on suurin syypää tähän.
GSD Global on insinööri- ja suunnittelukonsulttiyritys, jolla on pitkäaikainen kokemus ensiluokkaisten sähköpyörien luomisesta. Organisaatiota johtaa Zach Krapfl, joka on sähköajoneuvoinsinööri Paoniassa, Coloradossa. Zach on sitoutunut maailmanlaajuiseen energiansäästöön ja fossiilisten polttoaineiden kulutuksen vähentämiseen - ja hän päättää yhdistää polkupyörät, kevyet sähköajoneuvot ja asianmukaiset uusiutuvan energian teknologiat katalysaattoriksi, omien sanojensa mukaan "maapallon rakastamiseen ja myös hieman henkilökohtaiseen onnellisuuteen".
"Olen huomannut, että ihmiset, jotka ovat vaihtaneet pääasiallisen kulkuvälineensä sähköpyörään, elävät terveellisempää, onnellisempaa ja ympäristöystävällisempää elämää", hän sanoi luennoidessaan TEDx-tapahtumassa liikenteen tulevaisuudesta.
Kuten mikä tahansa taidemuoto, myös huippupyörät valmistetaan yleensä käsityönä tyydyttämään todellisten pyörän tuntijoiden muodostaman kohderyhmän makua. Zach Krapfl selittää:
"Käsintehdyt polkupyörät ovat sellaisia tuotteita, jotka menevät suoraan sydämeen - ne ovat alun perin taideteoksia. Jos siis voimme tarjota näille huippuluokan polkupyörävalmistajille materiaalia, jonka avulla heidän pyöränsä kestävät 10-20 vuotta ja ovat energiatehokkaampia, se on heille pelillinen muutos."
Titaania on vaikea työstää - mutta helpompi tulostaa
GSD Global työskentelee useiden polkupyörien alkuperäisten laitevalmistajien (OEM) kanssa, ja suurin osa sen suunnittelutyöstä keskittyy sähköpyöriin. Lähes vuosikymmenen ajan he ovat tehneet yhteistyötä Boschin sähköpyöräjärjestelmien kanssa. Yhdessä he ovat osallistuneet useisiin Pohjois-Amerikan pyöränäyttelyihin ja todistavat, että viime aikoihin asti sähköpyöriä on ollut hyvin vähän esillä. Osasyynä tähän pidetään sitä, että esimerkiksi moottorin solmun muodostavat titaaniosat, jotka kiinnittävät sähkömoottorin pyörän runkoon, ovat erittäin vaikeita työstää CNC-menetelmien kaltaisilla menetelmillä - ja vieläpä kalliita. Kun GSD Global kääntyi Sandvikin puoleen tutkiakseen mahdollisuutta 3D-tulostaa titaanikomponenttejaan, se huomasi innostuneena, että kehittämällä moottorin solmupisteiden suunnittelua ja mukauttamalla ne additiivisesti valmistettaviksi se voisi itse asiassa alentaa kustannuksiaan jopa 75 prosenttia.
Olemme niin innoissamme voidessamme jakaa tämän monien tuotemerkkien kanssa ja lisätä tulevaisuudessa yhä enemmän additiivisia osia.
"Silloin tajusimme, että olimme löytämässä jotain, joka ei osoittautuisi vain taloudellisesti toteuttamiskelpoiseksi - vaan mahdollistaisi myös huomattavan laadun ja energiatehokkuuden parantamisen, Zach sanoo.
Kestävän kehityksen edut
Tarjoamalla OEM-valmistajille Sandvikin 3D-tulostamia titaanimoottorin solmuja GSD Global voi antaa niille mahdollisuuden luoda ihanteellisia sähköpyöriä, jotka eivät ainoastaan maksa vähemmän ja ole siten entistä myyvämpiä, vaan kestävät myös paljon kauemmin. Taloudellisen toteutettavuuden lisäksi titaanijauheen ja additiivisen valmistuksen yhdistämisestä johtuvat mahdollisuudet tarjoavat useita muita etuja myös kestävän kehityksen kannalta, esimerkiksi tekemällä pyöristä kevyempiä ja siten energiatehokkaampia.
"Halusimme todella lisätä titaanin materiaaliset edut huippuluokan sähkökäyttöisiin sähköpyöriemme käyttövoimajärjestelmiin", Zach Krapfl sanoo ennen kuin jatkaa selittämällä muutamia etuja, joita hän tunnistaa titaanin materiaaliominaisuuksissa - kuten sen äärimmäisen väsymiskestävyys ja kyky tarjota keveyttä ja pitkäikäisyyttä.
Kun on aloitettu moottorin solmupisteistä, joita Zach Krapfl pitää yhtenä vaikeimmista valmistettavista osista, ei ole muuta vaihtoehtoa kuin nousta ylöspäin.
"Olemme niin innoissamme voidessamme jakaa tämän monien tuotemerkkien kanssa ja lisätä tulevaisuudessa yhä useampia additiivisia osia", Zach jatkaa ennen kuin lopettaa;
"Enkä malta odottaa, että pääsen näkemään kaikki Sandvikin uudet Osprey®-metallijauheet tulevaisuudessa - erityisesti heidän uudesta titaanijauhetehtaastaan Ruotsissa."
Tulos
Kevyemmät, kustannustehokkaammat ja nopeammin valmistettavat titaaniset moottorin solmut, jotka tekevät sähköpyöristä energiatehokkaampia ja kestävämpiä, mikä lisää suorituskykyä ja pidentää käyttöikää.
Suunnittelija
Zach Krapfl, GSD Global
Materiaali
Titaaniseos, Osprey® Ti6Al4V
Lisäaineteknologia
Powder Bed Fusion Laser
Jälkikäsittely
Lämpökäsittely ja hiekkapuhallus