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2013年，Empire自行車公司和Renishaw為自行車領(lǐng)域的3D打印技術(shù)應(yīng)用鋪平了道路，但是接下來發(fā)生了什么？

與3D打印機(jī)制造商Renishaw合作的產(chǎn)品——Empire自行車公司的MX-6 Evo成為了世界上第一款完全由3D打印方式制成的鈦合金材質(zhì)自行車。它是在2013年制造出來的，為后來成為自行車生產(chǎn)工藝中最重要的技術(shù)之一奠定了基礎(chǔ)。在當(dāng)年，Hope HB.T場地車的問世使得英國隊(duì)獲得了七枚奧運(yùn)獎(jiǎng)牌，這款突破性的場地車也引起了人們的關(guān)注。

Renishaw和Empire自行車公司合作，優(yōu)化了MX-6 Evo的管材設(shè)計(jì)，以適應(yīng)3D增材打印技術(shù)，這樣的改進(jìn)聲稱使得重量減少了33%，且沒有犧牲任何強(qiáng)度。

這并不是Empire第一次使用創(chuàng)新的制造技術(shù)——早在2007年，鋁合金材質(zhì)的AP-1速降自行車就已經(jīng)問世，當(dāng)時(shí)焊接技術(shù)還是常態(tài)，碳纖維材料尚未進(jìn)入山地速降領(lǐng)域。但MX-6 Evo讓這個(gè)品牌聲名鵲起，推動(dòng)了自行車領(lǐng)域的3D打印技術(shù)的發(fā)展。

一款超時(shí)代的3D打印奇跡

增材打印技術(shù)意味著這款自行車的部件是通過將材料層層疊加而成的，由Renishaw的AM250機(jī)器“打印”出來。最初，Renishaw和Empire自行車公司約定先3D打印自行車的座管，但在成功試驗(yàn)了這一部分后，兩家公司決定嘗試打印整個(gè)車架。

這款3D打印機(jī)的打印高度限制為300毫米，因此自行車架需要分段打印，然后再進(jìn)行粘合。車架由獨(dú)立的頭管、上管、減震器支架、下管和五通組成，這些部分使用Mouldlife膠水粘合在一起。

為了使粘合足夠結(jié)實(shí)，車架的各個(gè)部分采用了榫卯設(shè)計(jì)，較小的管段會(huì)“滑入”到較大開口中插牢。

車架改版變得容易

這種生產(chǎn)技術(shù)不依賴于碳纖維中使用的昂貴模具，或鋁合金車架設(shè)計(jì)中使用的夾具和工具，因此車架設(shè)計(jì)的更改可以快速且具低成本地進(jìn)行。如果自行車的幾何結(jié)構(gòu)需要更新或按照特定騎行者的需求進(jìn)行定制，完全可以在不重新修改整個(gè)制造過程的情況下實(shí)現(xiàn)微調(diào)。這一前景非常吸引人，Atherton Bikes對此深有共鳴。

每個(gè)型號提供不少于22種標(biāo)準(zhǔn)尺寸——如果需要，還可以提供定制幾何結(jié)構(gòu)——這是3D打印自行車車架的一大優(yōu)勢。

成品輕巧且強(qiáng)韌

根據(jù)Renishaw的說法，3D打印的鈦合金密度高于鋁合金（鈦合金4克/立方厘米，鋁合金3克/立方厘米）。乍一看，這意味著3D打印的鈦合金自行車會(huì)比鋁合金自行車重。然而，通過巧妙的設(shè)計(jì)過程，利用3D打印機(jī)能夠創(chuàng)造的復(fù)雜形狀，可以去除任何不影響自行車強(qiáng)度的材料，減少用料，從而在整體重量上大幅度減少，相比鋁合金車架反而減輕了重量。

在MX-6 Evo項(xiàng)目中，Empire和Renishaw通過將焊接管改為3D打印的鈦合金，使車架的整體重量從2100克減輕了驚人的700克，降至1400克。

不過，車架的強(qiáng)度并沒有受到削弱。MX-6 Evo經(jīng)過測試并且通過了EN 14766標(biāo)準(zhǔn)（1200N的力經(jīng)過50,000次循環(huán)），但這兩個(gè)品牌希望更進(jìn)一步。即使在測試中達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的六倍，車架依舊沒有出現(xiàn)損壞，這表明鈦合金的900 MPa（兆帕）抗拉強(qiáng)度完全能夠勝任。

此外，3D打印的鈦合金材料密度約為99.7%，遠(yuǎn)高于之前Empire Cycles所使用的鑄造金屬。

為什么沒在市場上成功？

這很難說，但我們知道，Empire Cycles于2020年9月22日解散，彼時(shí)正值新冠疫情期間。盡管疫情不太可能是Empire解散的直接原因，因?yàn)樵撈放频淖詈笠粭l社交媒體動(dòng)態(tài)是在六年多前發(fā)布的。盡管品牌網(wǎng)站仍在運(yùn)營，這表明在2020年前公司的經(jīng)營方面早已有不祥之兆。

雖然從未有機(jī)會(huì)購買3D打印的Empire自行車，但該品牌對創(chuàng)新制造技術(shù)的投資為其他品牌創(chuàng)造自己的3D打印自行車鋪平了道路，首先是Robot Bikes，現(xiàn)在是Atherton Bikes，其高評價(jià)的AM.130和A.150型號。其他制造商，包括Pivot的Phoenix DH自行車原型和Specialized原型Demo，也利用3D打印技術(shù)來原型開發(fā)新型號，因此Empire與Renishaw的合作確實(shí)走在了時(shí)代的前面。

責(zé)任編輯：Ting