Ako zlepšiť počet najazdených kilometrov E-na bicykli pomocou 3D tlačených komponentov z titánovej zliatiny?

Dojazd elektrických bicyklov bol dlho obmedzený kapacitou batérie a hmotnosťou vozidla. Jednoduché zväčšenie batérie zvyšuje hmotnosť, zvyšuje zaťaženie motora a znižuje energetickú účinnosť. Zníženie hmotnosti žalúzií má na druhej strane tendenciu ohroziť pevnosť a odolnosť rámu. Využitím topologicky optimalizovaných mriežkových štruktúr a vysoko pevných ľahkých titánových materiálov prekračuje aditívna výroba s 3D tlačenou titánovou zliatinou limity konvenčných výrobných procesov s cieľom dosiahnuť zníženie hmotnosti a zásadne odomknúť potenciál väčšieho rozsahu.

 

 

1. Konvenčné rámové riešenia

Zvárané rúrky z hliníkovej zliatiny: relatívne ťažké; koncentrácia napätia v zvarových spojoch vedie pri dlhodobom používaní k starnutiu a deformácii.

Uhlíkové vlákno: ľahké, ale málo odolné voči nárazu, ťažko sa opravuje a je náchylné na poveternostné vplyvy. Pri dlhšom vystavení slnku a dažďu sa degraduje, zatiaľ čo výroba so zložitou štruktúrou prináša vysoké náklady a prináša obmedzenú nákladovú efektívnosť.

 

2. Výhody titánovej zliatiny (Ti-6Al-4V) a bolestivé miesta konvenčnej výroby

✅ Sily materiálu: Vysoká špecifická pevnosť. Pýši sa pevnosťou porovnateľnou s oceľou s oveľa nižšou hustotou, vďaka čomu je ideálny pre ľahkú mobilitu.

❌ Nedostatky tradičnej výroby: Kovanie a obrábanie prináša mieru využitia materiálu pod 10 %, čo vedie k veľkému plytvaniu surovinami. Zložité konštrukcie, ako sú špeciálne tvarované rámy a presné konektory, sa ťažko obrábajú. Z týchto dôvodov sa vysoko výkonná titánová zliatina v priemysle elektrických bicyklov nepresadila vo veľkom meradle.

 

 

1. Základná hodnota

Prináša revolúciu v konvenčnej výrobe komponentov z titánových zliatin a rieši viaceré prekážky tradičných procesov.

 

2. Metodika návrhu

Algoritmy generatívneho návrhu sú nasadené na optimalizáciu topológie založenú na skutočných jazdných zaťaženiach. Materiál je umiestnený v nosných zónach, zatiaľ čo duté alebo mriežkové konštrukcie sú použité pre nenamáhané časti, aby sa znížila hmotnosť.

 

3. Formovacie schopnosti

Jednodielna výroba je k dispozícii pre konvenčne ťažko vyrobiteľné integrované rámy zložitého tvaru, spoje spodných konzol, držiaky motora a držiaky priehradky na batérie. Viaceré samostatné časti sú konsolidované, aby sa minimalizovali miesta zvárania a štrukturálne slabé spojenia.

 

4. Výsledky výkonnosti

Konštrukčná tuhosť, odolnosť proti únave a bezpečnosť jazdy sú plne zachované, s až 40 % znížením hmotnosti kľúčových komponentov.

 

5. Priemyselné prípady

Značky vrátane nemeckých Urwahn a Urtopia predstavili koncepčné e-bicykle s 3D tlačenými dielmi z titánovej zliatiny. Integrované titánové rámy znižujú hmotnosť základného vozidla a uvoľňujú hmotnostný rozpočet pre batérie, čím sa dosahuje rovnováha medzi ľahkosťou a predĺženým dojazdom.

 

 

1. Rozsah výhod z úspor hmotnosti

Veľký podiel spotreby energie vozidla ide do prekonania zotrvačnej hmoty. Nižšia hmotnosť vozidla znižuje spotrebu motora pri zrýchľovaní, stúpaní do kopca a pri jazde, čím sa znižujú energetické straty.

Pri rovnakej kapacite batérie sa dojazd výrazne zvyšuje, čím sa prelomí začarovaný kruh, v ktorom „väčšie batérie znamenajú ťažšie vozidlá a vyššiu spotrebu energie“.

 

2. Ďalšie komplexné výhody 3D tlačených rámov z titánovej zliatiny

Vynikajúca odolnosť proti korózii: Odoláva hrdzi a starnutiu v daždivom, vlhkom a slanom alkalickom prostredí, čím eliminuje riziko korózie zvarov a uvoľnenia bežného na hliníkových rámoch.

Vyššia húževnatosť ako uhlíkové vlákna: Vylepšená odolnosť voči nárazom a otrasom; po poškodení opraviteľné pre dlhšiu životnosť.

Široký rozsah použitia: Vhodné pre športovú cyklistiku, každodenné dochádzanie a mestské cestovanie na krátke vzdialenosti.

 

 

1. Stav priemyselnej implementácie

3D tlačená titánová zliatina už nie je len technológiou pre koncepčné vozidlá; jeho cesta industrializácie sa formuje.

Cenové výhody: Netavený prášok je možné recyklovať na opätovné použitie, využitie zdvíhacieho materiálu a obmedzenie surovinového odpadu.

Prednosti výskumu a vývoja: Digitálna výroba odstraňuje potrebu vlastných foriem a urýchľuje iterácie prototypov pre nové produkty. Podporuje ladenie geometrie rámu a prispôsobenie veľkosti pre rôznych jazdcov.

 

2. Výhľad vývoja

Súčasné obmedzenia: Vysoké náklady na tlačové zariadenia a titánový prášok obmedzujú technológiu predovšetkým na prémiové športové e-bicykle.

Budúce trendy: Ako napredujú domáce technológie výroby aditív z titánových zliatin a dozrievajú priemyselné reťazce, postupne sa objavia výhody z rozsahu úspory. Očakáva sa, že táto technológia prenikne do modelov strednej triedy a bežným spotrebiteľom prinesie výhody mobility odľahčenia z titánovej zliatiny.

 

 

Dosah elektrobicykla závisí od viac než len špecifikácií batérie. 3Titanová zliatina s potlačou D nie je len výmena materiálu; prepracúva konštrukcie karosérie vozidla tak, aby znížila hmotnosť a zároveň zvýšila pevnosť a znížila spotrebu energie. Keďže technológia získava na trakcii, ľahký dizajn, energetická účinnosť a prvotriedna konštrukcia sa stanú trendmi v tomto odvetví. Elektrobicyklom to pomôže prekonať úzke miesta dojazdu a zároveň vyvážiť dojazd, ovládateľnosť a odolnosť.

 

 

Ruihang, ako priamy výrobca titánových produktov, dodáva suroviny optimálnej kvality pre vašu výrobu presných komponentov. Ak máte nejaké nákupné potreby týkajúce sa tyčí/platní z titánovej zliatiny, neváhajte nás kontaktovať prostredníctvom e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com