Heavy Bikes采用3D打印技术革新铝制车架制造

      在2024年10月6日，南极熊获悉了一则令人瞩目的消息：自行车车架制造商Heavy Bikes宣布了一项革命性的创新——采用3D打印技术开发铝制车架。这一举措不仅将现代技术融入了具有百年历史的自行车制造工艺中，更为定制高性能自行车提供了前所未有的解决方案。

△采用3D打印模具定制一体式铸铝碎石自行车，符合ISO 4210:2015标准

3D打印与铸造技术的完美融合

      重型自行车和铸造系统（FCS）的联合创始人Charlie Murray，一位在工业控制和自动化领域拥有深厚经验的企业家，敏锐地洞察到了将现代技术引入金属铸造领域的巨大潜力。他并未选择传统的CNC加工方式，而是提出了一种更为高效、创新的解决方案：利用3D打印技术制造模具，以生产具备卓越机械性能的铸件。

      为了实现这一目标，FCS与铸造专家紧密合作，共同开发了Pascal工艺。这是一种独特的技术，通过加压凝固技术来优化铸造环境，确保熔融金属能够充分、有效地填充模具，从而减少缺陷，产生高质量、可重复的结果。

ExOne S-Max 3D打印机的核心作用

      在Heavy Bikes的生产流程中，ExOne的S-Max 3D打印机扮演着至关重要的角色。这款打印机采用砂型粘合剂喷射技术，使用硅砂和呋喃粘合剂制造出精密的模具。这种3D打印模具的应用为铸造带来了新的可能性，使得传统模具难以制造或无法实现的复杂形状和设计得以实现。

△ExOne的S-Max Flex

      更重要的是，粘合剂喷射技术消除了对昂贵且耗时的硬质模具的需求，使Heavy Bikes能够快速迭代设计。对于Murray来说，这是一项改变游戏规则的技术，它使得Heavy Bikes能够探索更多铸造工艺的可能性，而无需担心高昂的模具成本或迭代成本。

Pascal工艺提升车架机械性能

      Pascal工艺在重型自行车铝制车架的制造中发挥了关键作用。通过在凝固过程中向模具内泵入惰性气体，产生正压，该工艺确保熔融金属能够完全填充模具的复杂通道，从而形成致密而坚固的结构。

△Liberty Pattern公司拥有五套ExOne S-Max砂粘合剂喷射系统，使该公司能够灵活地生产铸造模具和芯体，即使是小批量项目也是如此

      这一工艺的关键在于它显著提高了铸造过程中的质量进料率。与传统的铸造方法相比，Pascal工艺仅需较小的冒口就能产生巨大的压力，从而显著减少了铸件的缺陷（如孔隙率），并使铸件更加坚固和耐用。

定制化的车架设计

      3D打印模具的另一个显著优势是能够根据骑手的需求定制每个自行车车架。作为竞技自行车运动的从业者，Murray深知定制车架的重要性。3D打印的数字化特性使得快速且轻松地进行设计调整成为可能，而无需承担传统模具制作方法所需的高昂成本和漫长时间。

△左上：Liberty Pattern的3D打印砂模已准备好铸造。右上：Craft Pattern and Mold使用的FCS Pascal工艺铸造原型。左下：原型铸件已准备好进行后期处理。右下：下一代重型自行车在Denison Industries铸造，并由铸造厂进行X光检查，以验证铝制框架的坚固性

      这种灵活性不仅使Heavy Bikes能够尝试不同的形状和配置，进一步提升产品的竞争力，还使得每个车架都能成为一件独一无二的艺术品。无论是喷漆、阳极氧化还是原始处理，Heavy Bikes的车架在美学上都提供了高度的定制性，使它在市场上独树一帜。

从概念到现实的成功实践

      Heavy Bikes的首个原型车被称为Hypocrite，它采用了Liberty Pattern的3D打印模具铸造而成。Liberty Pattern是复杂砂型铸造模具的领先供应商，拥有五台ExOne S-Max 3D打印机。在Craft Pattern and Mold的协助下，通过Pascal Process铸造原型，确保了铝材能够填充车架的最小和最精细的部分。

      经过多次迭代和改进，Heavy Bikes最终生产出了无需焊接的单件式实心铝制车架。这种设计在强度和耐用性方面相较于传统的管焊自行车具有显著优势。最新的车架于2024年9月在Denison Industries浇注而成，重量比早期版本轻约1.1磅，这一改进得益于数字设计和3D打印模具的不断进步。

      总之，Heavy Bikes采用3D打印技术开发铝制车架的举措不仅是一项技术创新，更是对传统自行车制造工艺的一次颠覆性变革。通过结合3D打印与铸造技术，Heavy Bikes成功实现了车架的定制化、轻量化和强化设计，为高性能自行车的制造开辟了新的道路。