Entwerfen eines Carbonfaser-Fahrrads

Anmerkung der Redaktion:Dies ist ein Gast-Blog-Post von John Nolin, einem Reseller bei SolidXperts. Er ist ein begeisterter Radfahrer und verwendet Markforged-Teile, um sein Fahrerlebnis zu verbessern.

Einführung

Wenn ich keine Markforged-Drucker installiere oder Kunden SOLIDWORKS unterrichte, mache ich lange Fahrten für Wohltätigkeitsorganisationen. Dies sind oft 50, 75 oder 100 Meilen in 1 oder 2 Tagen. Um diese Distanzen zurücklegen zu können, benötige ich ein Fahrrad, das sowohl komfortabel als auch schnell ist. Mein Lieblingsfahrrad ist ein Liegerad mit kurzem Radstand, das Vision R40. Der kurze Radstand passt besser zu meinem Rahmen als ein Rennrad und bietet mir auf langen Fahrten zusätzlichen Komfort. Erhöhter Komfort bedeutet jedoch erhöhtes Gewicht. Das R40 wiegt mit 32 Punkten mehr als doppelt so viel wie ein leichtes Rennrad. Eine meiner Lieblingsfahrten der Saison ist das Three Notch Century. Leider ist das Gewicht des Chromoly-Rahmens für meinen Vision R40 nicht ideal für die Bergtouren durch die New Hampshire White Mountains. Ein leichteres Fahrrad könnte auf diesen langen, hügeligen Fahrten einen großen Unterschied machen.

Ein hausgemachtes Kohlefaser-Fahrrad

Mit den starken Teilen, die Markforged-Drucker herstellen können, wurde mir klar, dass ich ein viel leichteres Fahrrad kostengünstig herstellen könnte. Eine komplette Ersatzrahmen- und Sitzbaugruppe aus 3D-gedruckten Komponenten, die zwischen geschnittenen Abschnitten von Kohlefaserrohren verbunden sind, ist ein starker, herstellbarer und erschwinglicher Rahmen. Es gibt nur 10 einzigartige Onyx-gedruckte Komponenten in der Endmontage und 7 verschiedene Abschnitte von vorgefertigten Kohlefaserrohren in Fahrradrahmengröße. Einige Teile und Rohre werden in 2 – 4 verschiedenen Fällen innerhalb der Gesamtbaugruppe verwendet. Die Vordergabel, der Vorbau und der Lenker wurden bereits bei eBay in Carbon-Verbundstoff gekauft. Die Materialkosten belaufen sich auf etwa 900 US-Dollar, was mehr als 1000 US-Dollar billiger ist als ein speziell angefertigter Verbundrahmen. Kombiniere diese Fähigkeit, das Design für mich selbst anzupassen, und du hast eine Erfolgsformel für ein Kohlefaser-Fahrrad.

Der erste Teil

Einen Fahrradrahmen aus Verbundwerkstoff zu entwerfen ist eine Sache; zu beweisen, dass es leichter und stark genug sein wird, ist eine ganz andere Geschichte. Um mein Design zu validieren, habe ich das erste Element des neuen Rahmens gedruckt:ein linkes hinteres Ausfallende. Dieser Teil hält das Hinterrad an Ort und Stelle, daher muss es unglaublich steif sein. Ich habe es in Solidworks entworfen und auf Eiger hochgeladen. Ich beschloss, Onyx-Material mit einigen Schichten hochfester Hochtemperatur-Glasfaserverstärkung zu verwenden. Der Onyx ist robust und steif und HSHT ist stark, was dem Teil die erforderlichen Eigenschaften verleiht.

Ich habe das Teil auf einem Mark Two Enterprise Kit-Drucker gedruckt. Aufgedruckt wiegt diese Rahmenkomponente nur 26,7 Gramm. Eine äquivalente Metallkomponente wäre 115 Gramm oder mehr. Mit diesem Teil weiß ich, dass der Bau machbar ist und treibe die Fertigung voran.

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