雷尼绍3D打印技术助力英国自行车队在奥运会上取得成功

全球工程公司雷尼绍的金属3D打印技术帮助英国自行车队在2024年巴黎奥运会上赢得了8枚场地自行车奖牌。该公司与英国自行车队合作，使用其RenAM 500Q四激光金属3D打印机为32辆奥运场地自行车3D打印了1000多个零件。这些部件包括符合空气动力学的曲柄、下叉、座板桥和座管。据报道，后者是首个同类3D打印部件，采用了新颖的设计，具有出色的空气动力学性能。

英国队最初打算主要使用传统方法制造自行车。然而，由于2020年奥运会（COVID-19）推迟到2021年举行，时间紧迫，因此有必要采用快速成型技术缩短交货期。在2020年东京奥运会上，雷尼绍还使用其RenAM 500M 3D打印机帮助生产了英国自行车队的场地自行车。    

英国自行车队首席项目工程师Oliver Caddy博士解释说：使用传统加工方法为东京自行车生产的碳纤维部件满足了我们的所有要求，但巴黎自行车的时间限制意味着这种方法不再适用于某些定制部件。在看到增材制造的优势以及它帮助我们在东京自行车上取得的成果后，我们知道这是一种值得进一步探索的制造方法。

2024年英国奥运自行车队

英国队采用增材制造技术 
在2024年巴黎奥运会上，英国共获得65枚奖牌，包括11枚自行车奖牌，其中8枚来自赛道。Katy Marchant、Sophie Capewell和Emma Finucane在女子团体短跑比赛中夺得金牌并创造了新的世界纪录，这是本届奥运会的一大亮点。英国自行车队的装备和服装开发团队负责为英国队开发和生产新款自行车，并为运动员提供取得成功的最佳工具。在运动会上，该组织的自行车必须达到最高速度、平衡和空气动力性能。包括金属3D打印在内的设计和制造能力对实现这一目标至关重要。

由于受COVID-19影响，2020年奥运会被推迟到2021 年，英国自行车队面临着及时交付优化自行车的巨大压力。碳纤维曲柄和座管等核心部件最初是采用注塑和机加工等传统方法开发的。这就要求制造商首先开发模具来制造最终部件，这是一个耗时的过程。

Caddy解释说：曲柄和座管等部件是为骑手定制的，因此我们需要找到一种方法，既能快速开发出不同尺寸的部件，又能使用一种方法实现应用所需的性能提升。为了实现这一目标，团队采用了雷尼绍的金属3D打印技术，该技术已经为团队在东京奥运会上取得成功提供了支持。

3D打印座椅支柱

3D打印助力奥运自行车比赛
雷尼绍首先对碳纤维部件进行了3D打印塑料原型。雷尼绍增材制造应用首席工程师Ben Collins评论说：我们知道，必须与英国自行车队一起进行试验，以找到这些零件的最佳几何形状和内部结构。经过几轮原型设计和测试后，他们就座管、曲柄以及座桥和下叉等较小部件的外部设计达成了一致意见。接下来，这些部件被3D打印成钛合金。  

增材制造技术可以制造复杂的几何形状，从而消除不必要的重量。例如，在开发符合空气动力学的座管时，工程师们开发了自由形状的几何结构，尽可能地掏空部件。中空的中心和向后倾斜的设计使空气能够流经自行车的中部，优化了其空气动力性能。每个钛合金座杆都是根据每个车手的精确尺寸3D打印出来的。Collins表示，如果使用传统制造方法，这是不可能实现的。  

Collins还强调了3D打印晶格结构的价值，它使车队实现了与原始碳纤维部件相同的刚度，但重量却减轻了。 

通常情况下，整个部件的网格厚度是一致的。然而，对于自行车的曲柄来说，应力点是由施加在不同部位的强度和力造成的。这可能会导致零件失效。为了解决这个问题，雷尼绍使用拓扑优化软件创建了独特的内部晶格，在高应力点处采用较厚的部分。在应力较低的区域采用较薄的晶格，以减轻重量。  

钛合金曲柄通过了ISO测试，确保其能够承受奥运比赛的巨大压力。标准自行车的测试压力通常为1000牛顿，而奥运自行车必须承受3000牛顿的压力。Caddy补充说：与雷尼绍的合作让我们学到了很多，不仅了解了我们为2024年巴黎奥运会生产的特定零件，还了解了增材制造在不同应用中的最大价值，以及设计如何影响最终零件的性能。

3D打印曲柄部件

3D打印自行车  
除了英国自行车队之外，许多公司也发现了增材制造在自行车生产中的价值。今年早些时候，3D打印材料开发商Elementum 3D和德国机床制造商TRUMPF合作改进了INTENSE Cycles的M1下坡比赛自行车。

INTENSE利用TRUMPF的金属3D打印技术制造了自行车骨架的关键部件，这是提高悬挂性能的关键因素。该项目采用了Elementum 3D的A6061-RAM2合金。这种3D打印材料与 INTENSE的铝合金车架所使用的合金相类似。

据报道，这种材料的可焊性和稳定的可加工性简化了3D打印参数的开发。这最大限度地减少了达到所需的相对密度值所需的迭代次数。

在其他方面，威尔士定制自行车制造商Atherton Bikes与雷尼绍合作，用3D打印技术制造其世界杯冠军自行车。双方首先合作生产用于自行车车架的3D打印钛耳。这些凸耳在 RenAM 500Q上进行3D打印，设计轻巧坚固。随后，Atherton将这些3D打印能力引入公司内部。这样，客户就可以在威尔士山区测试他们的新自行车，离公司很近。