Как увеличить пробег электровелосипеда с помощью компонентов из титанового сплава, напечатанных на 3D-принтере?

Ассортимент электрических велосипедов уже давно ограничен емкостью аккумулятора и весом автомобиля. Простое увеличение размера батареи увеличивает вес, увеличивает нагрузку на двигатель и снижает энергоэффективность. С другой стороны, слепое снижение веса имеет тенденцию снижать прочность и долговечность рамы. Используя топологически оптимизированные решетчатые структуры и высокопрочные легкие титановые материалы, аддитивное производство с использованием 3D-печати титанового сплава преодолевает ограничения традиционных производственных процессов, позволяя добиться снижения веса и существенно расширить потенциал дальности полета.

 

 

1. Традиционные рамные решения

Сварные трубы из алюминиевого сплава: относительно тяжелые; Концентрация напряжений в сварных соединениях приводит к старению и деформации при длительном использовании.

Углеродное волокно: легкое, но с плохой ударопрочностью, трудно поддается ремонту и подвержено атмосферным воздействиям. Он разлагается под длительным воздействием солнца и дождя, в то время как производство сложной структуры влечет за собой высокие затраты и обеспечивает ограниченную экономическую эффективность.

 

2. Преимущества титанового сплава (Ti‑6Al‑4V) и болевые точки традиционного производства.

✅ Сильные стороны материала: Высокая удельная прочность. Он может похвастаться прочностью, сравнимой со сталью при гораздо меньшей плотности, что делает его идеальным для легкой мобильности.

❌ Недостатки традиционного производства: Ковка и механическая обработка дают коэффициент использования материала ниже 10 %, что приводит к значительным потерям сырья. Сложные конструкции, такие как рамы специальной формы и прецизионные соединители, трудно поддаются механической обработке. По этим причинам высокоэффективный титановый сплав не получил широкого распространения в индустрии электрических велосипедов.

 

 

1. Основная ценность

Он совершает революцию в традиционном производстве компонентов из титановых сплавов и устраняет многочисленные узкие места традиционных процессов.

 

2. Методология проектирования

Алгоритмы генеративного проектирования используются для оптимизации топологии на основе реальных нагрузок при движении. Материал размещается в несущих зонах, а для ненапряженных участков применяются полые или решетчатые конструкции для снижения веса.

 

3. Формирование способностей

Цельное производство доступно для традиционно сложных в изготовлении интегрированных рам сложной формы, шарниров кареток, опор двигателя и кронштейнов аккумуляторного отсека. Несколько отдельных частей объединены, чтобы минимизировать места сварки и структурно слабые соединения.

 

4. Результаты производительности

Структурная жесткость, усталостная прочность и безопасность езды полностью сохранены, при этом вес ключевых компонентов снижен до 40 %.

 

5. Отраслевые примеры

Бренды, в том числе немецкие Urwahn и Urtopia, представили концептуальные электронные велосипеды с деталями из титанового сплава, напечатанными на 3D-принтере. Встроенные титановые рамы снижают вес базового автомобиля и освобождают вес для аккумуляторов, обеспечивая баланс между легкостью и увеличенным запасом хода.

 

 

1. Преимущества линейки за счет снижения веса

Большая доля энергопотребления автомобиля уходит на преодоление инерционной массы. Меньший вес автомобиля снижает потребляемую мощность двигателя при ускорении, подъеме на холм и движении, сокращая потери энергии.

При одинаковой емкости аккумулятора запас хода заметно увеличивается, разрывая порочный круг, согласно которому «большие аккумуляторы означают более тяжелые автомобили и более высокое потребление энергии».

 

2. Дополнительные преимущества рам из титанового сплава, напечатанных на 3D-принтере

Превосходная коррозионная стойкость: противостоит ржавчине и старению в дождливой, влажной и солено-щелочной среде, устраняя риск коррозии сварных швов и ослабления, характерных для алюминиевых рам.

Более высокая прочность, чем у углеродного волокна: повышенная устойчивость к ударам и толчкам; возможность ремонта после повреждения для увеличения срока службы.

Широкая сфера применения: подходит для спортивной езды на велосипеде, ежедневных поездок на работу и поездок по городу на короткие расстояния.

 

 

1. Статус промышленного внедрения

Титановый сплав, напечатанный на 3D-принтере, больше не является просто технологией для концептуальных автомобилей; ее путь индустриализации обретает форму.

Экономическая выгода: нерасплавленный порошок можно перерабатывать для повторного использования, повышая утилизацию материала и сокращая отходы сырья.

Достоинства исследований и разработок: цифровое производство устраняет необходимость в изготовлении индивидуальных форм, ускоряя создание прототипов новых продуктов. Он поддерживает настройку геометрии рамы и индивидуальный размер для разных гонщиков.

 

2. Перспективы развития

Текущие ограничения: высокие затраты на печатное оборудование и титановый порошок ограничивают использование технологии в первую очередь спортивными электровелосипедами премиум-класса.

Будущие тенденции: по мере развития отечественных технологий аддитивного производства титановых сплавов и развития производственных цепочек постепенно будут проявляться преимущества экономии за счет масштаба. Ожидается, что эта технология будет использоваться в моделях среднего класса, предоставляя обычным потребителям преимущества мобильности, связанные с облегчением титанового сплава.

 

 

Запас хода электронного велосипеда зависит не только от характеристик аккумулятора.. 3Титановый сплав с D-печатью — это не просто замена материала; он перепроектирует конструкции кузова автомобиля, чтобы снизить вес, одновременно увеличив прочность и снизив потребление энергии. По мере того, как технология набирает обороты, легкий дизайн, энергоэффективность и сборка премиум-класса станут отраслевыми тенденциями. Это поможет электровелосипедам преодолеть узкие места в запасе хода, сохраняя при этом баланс между запасом хода, управляемостью и долговечностью.

 

 

Ruihang, как прямой производитель титановой продукции, поставляет сырье оптимального качества для производства прецизионных компонентов. Если у вас есть какие-либо потребности в покупке прутков/пластинов из титанового сплава, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте:Sam.Rui@bjrh-titanium.com