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Santa Cruz – Fahrrad-Rahmen im 3D-Druck

In der Luft - Danny MacAskill auf dem für ihn angefertigten Santa Cruz Fahrrad

Nicht nur für Santa Cruz Bicycles, den Hersteller von besonders leistungsstarken Mountainbikes, ist ein Fahrrad viel mehr als ein Transportmittel. Gemeinsam mit Mountainbike-Profi Danny MacAskill entwickelte Santa Cruz ein einmaliges individuelles Trial-Bike mit Hilfe des 3D-Drucks. Und das schneller und kostengünstiger als zuvor.

Eine einzigartige Herausforderung

Santa Cruz verfolgt das Ziel die leistungsstärksten Mountainbikes der Welt zu bauen und die Fahrer damit über unwegsames Gelände und zu neuen Perspektiven zu führen. Der große Innovationsgeist des Unternehmens und die bewährten robusten Bikes sorgen dabei für eine große Fangemeinde. Santa Cruz ist mit seinen Fahrer-Teams weltweit nicht nur im Downhill-Sport oder in den Enduro World Series vertreten.

Der schottische Bike-Trial und Mountainbike-Profi Danny MacAskill ist besonders für seine riskanten Stunts und kreativen Videos auf YouTube bekannt. Mit der von ihm mitgegründeten Drop and Roll Tour, ist er überall in Europa unterwegs.

Das fertige „Danny Bike“ wurde teilweise mit 3D-gedruckten Werkzeugen entwickelt.

Als er Santa Cruz bat ein individuelles Trial-Bike für ihn zu bauen, war sicher, dass nach seinen Vorgaben ein einmaliges Design entstehen würde. Die besondere Herausforderung für den Fahrrad-Hersteller dabei war es, den Fahrradrahmen aus Carbonfaser in einem engen Zeitrahmen selbst zu entwickeln und herzustellen.

Durch den Einsatz von Carbonfasern werden Rahmen besonders robust, aber dennoch leichtgewichtig. Doch für die meisten Santa Cruz Fahrräder werden die Carbon-Rahmen in Asien in großer Stückzahl produziert. Die Entwicklung von Dannys individuellem Fahrrad im eigenen Haus war für Santa Cruz tatsächlich eine besondere Herausforderung und konnte durch den Einsatz des 3D-Druck unterstützt werden.

„Die Entwicklung von Danny’s Fahrrad war für uns wirklich Neuland. Wir haben so etwas noch nie im eigenen Haus gemacht. Die Festlegung des Zeitplans für die Markteinführung war eine der größten Herausforderungen, da wir so viele neue und unterschiedliche Dinge ausprobiert haben, die wir noch nie zuvor gemacht hatten.”

Geoff Casey, Design Direktor Santa Cruz

Die Erschließung neuer Produktionsgebiete

Design-Konzept Fahrradrahmen 3D gedruckt mit ASA-Material.

Die Design-Konzepte wurden mit 3D-gedruckten Rahmen ausgearbeitet, so konnten die Designer bei Santa Cruz verschiedene Designideen viel schneller visualisieren und entwickeln. „Ein in Eigenfertigung 3D-gedruckter Rahmen ist für uns sehr hilfreich, da wir sehen können, was wir ändern müsssen, ohne ein Carbonwerkzeug und einen realen Rahmen herzustellen, was viel Zeit und Geld kostet”, sagt der leitende Industriedesigner Jack Russell. „Es ist so schön, den Rahmen in der Hand zu fühlen und die Proportionen zu sehen. Das kann man einfach nicht, wenn man auf einem Bildschirm sieht“, fügt er hinzu.

Sobald das Design festgelegt war, blieb die Herausforderung bestehen, es aus Kohlefaser herzustellen. Dies erforderte einen völlig neuen Satz an Werkzeugen und Formen. Santa Cruz F&E- Manager Nic McCrae und sein Team haben sich in diesem Stadium wieder für den 3D-Druck entschieden. Aus Ultem1010-Material fertigten sie 3D-Druckdorne an, die die Grundlage für die Formwerkzeuge bildeten, aus denen der Kohlefaserrahmen hergestellt wurde.

McCrae erklärt: „Mit Ultem1010-Harz konnten wir Latexblasen herstellen, die unglaublich präzise sind. Sie eröffneten den Konstruktionsraum für Formen, die traditionell sehr schwer zu bearbeiten sind oder mehrere Rüstvorgänge auf einer 5-Achsen-Maschine erfordern würden, was Zeit und Geld bedeutet. “ So konnte Santa Cruz den Produktionszeitplan einhalten und gleichzeitig Kosten einsparen. Mit diesen 3D-Druck Werkzeugen war Santa Cruz in der Lage das Design in nur wenigen Stunden zu erstellen, die Formen zu iterieren und in wenigen Wochen vom CAD-Entwurf zum fahrbaren Fahrrad Prototyp zu gelangen.

Breite Anwendung

Santa Cruz arbeitete mit Stratasys zusammen, um die ersten Werkzeuge für die Entwicklung von Danny’s Fahrrad im 3D-Druck herzustellen. Nach kurzer Zeit entschieden sie sich dann für die Anschaffung eines eigenen Stratasys Fortus 450mc 3D-Druckers.

Danny MacAskill mit dem „Danny-Bike“ Quelle: Santa Cruz Bicycles

„Aufgrund der großartigen Ergebnisse mit dem Danny-Bike-Projekt haben wir uns tatsächlich für den Kauf einer Fortus 450mc-Maschine mit Nylon 12CF und Ultem1010-Materialoptionen entschieden“, sagt McCrae. Von da an war es nur eine Frage der Zeit, bis das Santa Cruz-Team die Anwendung des 3D-Drucks erweiterte. Dabei wurde das ganze Spektrum von der Konzeptmodellierung und dem Prototyping über Verbundwerkzeuge bis hin zu Halte- und Spannvorrichtungen abgedeckt.

„Wir nutzen unseren 3D-Drucker tatsächlich täglich“, sagt McCrae. Er fügt hinzu, dass nicht nur die Design- und Konstruktionsabteilung den 3D-Druck verwendet, sondern auch das Testlabor. Teile für Prüfvorrichtungen sowie Ermüdungsprüf- und Schlagmaschinen verwenden häufig mit Kohlefaser gefülltes Nylon.

„Ich denke, wir werden in der Lage sein, die breite Palette der von Stratasys angebotenen Technologien zu nutzen. Am Ende können wir einfach bessere und effizientere Mountainbikes entwickeln und optimalere Produkte für die Menschen anbieten“, sagt McCrae.

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