Casi Di Studio

BICI INNOVATIVA GRAZIE ALLA STAMPA 3D CON FIBRA DI CARBONIO

La stampa 3D, prima utilizzata solamente per la prototipazione rapida, viene oggi impiegata anche per la realizzazione di prodotti finiti. Con le stampanti 3D Markforged con tecnologia CFF è possibile realizzare parti in fibra continua di carbonio, dotate di un’elevatissima resistenza meccanica. Un ragazzo appassionato di biciclette ad esempio ha recentemente realizzato il telaio di una bicicletta completamente stampato 3D in Fibra Continua di Carbonio.  

STAMPANTI 3D MARKFORGED 


Tecnologia di stampa 3D

“Lo scopo di questo progetto è quello di dimostrare che, utilizzando opportunamente i processi FDM e CFF, è possibile realizzare il telaio di una bici stampato interamente in 3D”

ha detto Matteo. La stampante 3D Markforged utilizza la tecnologia CFF (Continuous Filament Fabrication), una tecnologia di stampa 3D simile alla tradizionale FDM. Questo processo prevede l’utilizzo di una matrice in Nylon (o Nylon caricato con fibre di Carbonio corte), rinforzata con fibre continue di Carbonio, Vetro o Kevlar.
                      

La sinergia tra questi due materiali conferisce ai pezzi elevata resistenza meccanica e rigidità, ideale per la realizzazione di prototipi funzionali e soprattutto prodotti finiti.


Design & Progettazione

La flessibilità produttiva della stampa 3D ha dato a Matteo completa libertà di design. La geometria del telaio è stata più volte modificata e sono state inserite diverse features, particolarità che la rendesse unica. Le immagini seguenti mostrano alcuni esempi di come la bici può essere personalizzata come e dove si vuole.

           

I primi progetti del nuovo telaio sono stati sviluppati osservando una bicicletta da strada, con l’idea di poterla riprodurre completamente in 3D. I primi tentativi di stampa 3D però hanno mostrato alcune limitazioni legate al processo produttivo.

Il volume di stampa della macchina per esempio ha reso necessaria la realizzazione di più parti, assemblate poi ad incastro e unite con adesivi strutturali. Ciò ha reso necessaria una completa riprogettazione del design, al fine di adattare il telaio alla nuova tecnologia additiva: in particolare è stato scelto di impiegare diverse sezioni (circolare, quadrata, rombica) per i diversi elementi.


La stampa 3D

Il frame è stato progettato in modo tale che potesse essere realizzato con il minor numero di elementi e quindi venissero ridotti al minimo i punti di debolezza. La stampa 3D dei vari componenti è stata realizzata presso Creatr, un’azienda di stampa 3D di Lecco e rivenditore ufficiale dei prodotti Markforged. La collaborazione con questa startup ha permesso a Matteo di toccare con mano ciò che a Oxford aveva solo immaginato.



Il software Eiger

Il design della bicicletta è stato adattato alla tecnologia Markforged. La possibilità di scegliere la quantità, l’orientamento, il numero di layer di rinforzo e molti altri parametri permette di utilizzare la fibra solo nei punti in cui sia strettamente necessaria. Il software di slicing dedicato Eiger permette di scegliere la modalità di rinforzo Isotropic o Concentric, di decidere il numero di layer di fibra, l’angolazione… Questo è il grande vantaggio offerto da queste stampanti: utilizzare la fibra di rinforzo solo nei punti più sollecitati.

L’assemblaggio

L’assemblaggio, avvenuto in Italia, è stato completato utilizzando degli adesivi strutturali per una maggiore sicurezza. Il telaio assemblato è stato poi completato delle parti mancanti con l’aiuto di Borga Cycles Factory una famosa azienda di Gallarate nel settore ciclistico.


Considerazioni Finali

Una volta realizzato però, il telaio è risultato in parte troppo flessibile a causa del limitato budget e utilizzo di materiali meno performanti.
“In ogni caso, il concetto è stato dimostrato. Non è stato confermato in termini di prestazioni, ma con un maggiore utilizzo della fibra di carbonio e utilizzando Onyx, la frame potrebbe essere utilizzabile.”  

STAMPANTI 3D MARKFORGED

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