Weltweit erster „bestickter“ Composite-Fahrradsattel mit ShapeTex ™ Technologie

Das Fahrrad ist mittlerweile erste Wahl bei den umweltfreundlichen Transportmitteln. In den letzten 10 Jahren hat die Branche neben der technologischen Entwicklung verschiedener Aspekte des Push-Bike-Designs ein beispielloses Wachstum verzeichnet, von hochmodernen Aero-Rahmen bis hin zu leichten Komponenten wie Lenker, Räder und Sättel, um nur einige zu nennen.

Im Oktober 2017 begannen zwei Maschinenbaustudenten an der School of Engineering and Computing der Oxford Brookes University mit Design- und Forschungsarbeiten im Bereich Fahrradsättel. Die industrielle Zusammenarbeit mit Shape Machining Ltd. mit Sitz in Witney hat zur Entwicklung eines leichten Fahrradsattels über sieben Monate geführt, bei dem das ShapeTex ™ -Komposit-Herstellungsverfahren verwendet wird, bei dem Mischgarne aus Kohlenstoff und Nylon auf eine Nylonfolie gestickt werden, um ein Netz herzustellen. geformter Vorformling, der dann in weniger als 5 Minuten gepresst werden kann.

In der Anfangsphase der Entwicklung wurden einige Untersuchungen zu Aspekten der Sattelform durchgeführt, die Komfort bieten, beispielsweise die Aufnahme eines zentralen Ausschnitts, der zur Verringerung der perinealen Kompression beiträgt. Studien zu den Auswirkungen verschiedener Schalengeometrien auf die Stabilität wurden ebenfalls berücksichtigt. Vier verschiedene Preform-Designs wurden in der ANSYS FEA-Software unter Verwendung von Composite-Modellierungswerkzeugen modelliert.

Diese Phase half dabei, einen Einblick in eine optimale Form und Faserorientierung zu erhalten, um die Schalenfestigkeit zu maximieren und das Laminatdesign zu beeinflussen. Im Rahmen des Modellierungsprozesses wurden einige der mechanischen Eigenschaften experimentell durch einfache Zugversuche an unidirektionalen Kohlefaserprüfkörpern bestimmt, die nach dem ShapeTex ™ -Verfahren hergestellt wurden.

Die Verwendung eines MarkForge 2-Verbund-3D-Druckers wurde zur Herstellung von Verbundfilamentsattelschienen verwendet. In diesem Fall erwies sich dies als kostengünstiger und weniger komplex im Gegensatz zur Herstellung von Formen. Eine Kombination aus einer geeigneten kontinuierlichen Füllung mit kontinuierlichem Kohlefaseranteil und einer optimalen Faserorientierung innerhalb der Schienen lieferte die erforderliche Steifheit und Festigkeit. Die bedruckten Schienen wurden mit Acrylkleber 3M DP8405 auf die Schale geklebt. Zuvor wurde eine Reihe von Überlappungsschertests unter Verwendung des oben genannten Acrylklebstoffs durchgeführt, um seine Festigkeit zu bewerten.

Schließlich wurde der geklebte Prototypsattel für einige Vorversuche an einer Fahrradsattelstütze befestigt. Vier verschiedene Radfahrer fuhren mit dem Fahrrad und die Sattelstruktur blieb untrennbar. Obwohl der Umfang der Tests sehr begrenzt war, zeigte sie das Potenzial der Verwendung einer solchen Fertigungstechnologie für tragende Anwendungen.

Zusammenfassend hat sich das Fahrradsattelprojekt als hervorragendes Beispiel erwiesen, das das Potenzial der akademischen und industriellen Zusammenarbeit zur weiteren Erforschung der ShapeTex-Fertigungstechnologie und zur Herstellung maßgeschneiderter Verbundvorformlinge für bestimmte Anwendungen demonstriert.