Ceramic Speed druckt Titan-Riemenscheiben in 3D

Das Radsportunternehmen Ceramic Speed hat Riemenscheiben aus Titan entwickelt, die additiv gefertigt werden. Es sind die nach eigenen Angaben leichtesten Zahnräder der Welt.

30. August 2019
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Die auf der Selective Laser Melting Maschine in Titan gebauten Riemenscheiben sind mit 17 Speichen ausgestattet, die bei einer Wandstärke von nur 0,4 mm einen Durchmesser von 2 mm haben. (Bild: SLM)

Der globale Fahrradmarkt wird vor allem von Innovationen getrieben. Ceramic Speed revolutionierte beispielsweise durch die Einführung von Keramiklagern den professionellen Rennradsport. Um immer auf dem neuesten Stand der Technik zu sein, hat das Radsportunternehmen eine Zusammenarbeit mit dem dänischen Technologieinstitut (DIT) begonnen. Mit der Quad-Laser Maschine SLM 500 und der Twin-Laser Maschine SLM 280 setzt das Institut seit Jahren erfolgreich das selektive Laserschmelzen ein. Aus dieser Partnerschaft ist das leichteste Zahnrad der Welt hervorgegangen, die sogenannten Riemenscheiben aus Titan. Dabei haben die Unternehmen auch mit Profis aus der diesjährigen Tour de France zusammengearbeitet, die unter Live-Bedingungen Tests durchführten.

»Die 3D-Druck Technologie hat uns einen großen Spielraum gegeben, um auf kreative Weise mit dem Design zu experimentieren. Gleichzeitig konnten wir die Funktionen des Produkts kontinuierlich optimieren«, sagt Carsten Ebbesen, F&E-Manager bei Ceramic Speed. »Durch die Zusammenarbeit mit dem dänischen Technologieinstitut konnten wir die Zahnräder in einem völlig neuen Design entwickeln und produzieren, was so nur mittels 3D-Druck möglich ist«.

Nur 8,4 Gramm dank Hohlgeometrie

Die auf der Selective Laser Melting Maschine SLM 500 in Titan gebauten Riemenscheiben sind mit 17 Speichen ausgestattet, die bei einer Wandstärke von nur 0,4 mm einen Durchmesser von 2 mm haben. Durch die Hohlgeometrie konnte das Gesamtgewicht des Kettenrads auf 8,4 Gramm reduziert werden. Thor Bramsen, Industrial Manager beim dänischen Technologieinstitut, ist von den Möglichkeiten der SLM Technologie begeistert: »Die Hohlgeometrie der Objekte kann nicht mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Der 3D-Druck in Kombination mit nachfolgenden spezialisierten Prozessen führt zu einem einzigartigen innovativen Produkt«. Trotz der komplexen Geometrie sei es möglich, immer wieder in der gleichen Qualität, also in Serie, zu produzieren.

Höhere Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumteilen

Das mit dem selektiven Laserschmelzen hergestellte Getriebe hat strenge Qualitätsprüfungen bestanden. Die Riemenscheiben sitzen auf den Außenzahnrädern der Schaltung und unterliegen somit einem hohen Verschleiß. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Ceramic Speed hat deswegen die Abnutzung der bedruckten Titanteile getestet. Die mit dem selektiven Laserschmelzen hergestellten Riemenscheiben erwiesen sich als langlebiger und zeigten bei einer geringen Dichte eine höhere Korrosionsbeständigkeit sowie Festigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumteilen.

Um ein additiv gefertigtes Produkt in einer hohen Qualität in Serie anbieten zu können, muss die gesamte Prozesskette aufeinander abgestimmt werden. Dazu gehören nicht nur robuste, verlässliche Maschinen von SLM Solutions, das Bauteil muss zunächst für den additiven Fertigungsprozess neu konstruiert bzw. entwickelt werden. Das Produkt von Ceramic Speed wurde von DTI für die Serienfertigung mit additiver Fertigungstechnologie optimiert. Dieser Prozess ist ein Zusammenspiel, bei dem das Design des Kunden nicht verändert wird, aber gleichzeitig Material für die CNC-Bearbeitung hinzugefügt wird, Stützstrukturen optimiert und die Wandstärke sowie das Gewicht minimiert werden. Nach der erfolgreichen Fertigung erfolgt die ebenso wichtige Nachbearbeitung des Bauteils. In diesem Fall nutzt das dänische Technologieinstitut seine gesamte Bandbreite an Nachbearbeitungsmöglichkeiten, sodass bei einer Lieferung des fertigen Produktes nur noch die Montage erfolgen muss.

Die ersten Keramiklager von Ceramic Speed wurden vor weniger als 20 Jahren bei der Tour de France vorgestellt. Die Designinnovation durch das selektive Laserschmelzen und die Partnerschaft mit den Produktionsexperten des dänischen Technologieinstituts tragen dazu bei, die Grenzen der Fahrradtechnologie zu erweitern und neue Maßstäbe zu setzen.