(
(加速自行車設計：3D 列印改變Rider Firm的創新流程
▲Hunt Bike Wheels 在德國南部腓特烈港風洞測試其輪圈輪廓
隨著世界越來越多地接受騎自行車上下班、探索自然、鍛煉或比賽，自行車製造商跟上不斷變化的趨勢和技術發展至關重要。The Rider Firm是世界領先的直接消費車輪品牌之一，是Hunt Bike Wheels以及其他尖端性能裝備、組件和自行車品牌（包括Privateer Bikes、Cairn Cycles和 Dissent 133）背後的公司。
由於他們的生產目標是不只有最富裕的騎手也能負擔得起的高性能自行車和零部件，因此他們的開發過程必須比預算更大的傳統自行車品牌更加智能高效。透過 Form 3L 大型 SLA 3D 列印機將 3D 列印引入內部，是該公司推動創新和重新定義工作流程的最新措施。
雖然自行車產業的主要製造中心在台灣，但 Rider Firm 的產品開發過程在英國進行，團隊在很大程度上依賴 Form 3L，主要用於原型設計。Privateer Bikes 的開發工程師 Dan Hicks 和 Hunt Bike Wheels 的設計工程師 Patrick Brown 在本篇文章中，將分享他對其工作流程的見解，以及 Form 3L 如何幫助工程團隊不斷創新並推出新產品。
Hunt 自行車車輪：用於風洞測試的 3D 列印全尺寸功能原型輪圈
Hunt Bike Wheels 這個名字來源於公司的使命，即堅持不懈地尋找可以放入產品中的所有小細節。經驗豐富的工程師團隊孜孜不倦地工作，創造出在各種地形上都能提供卓越性能的輪組。經過廣泛的研究、開發和測試，他們的目標是透過優化車輪的空氣動力學來提高速度、穩定性和效率。在職業自行車比賽中，一切都與邊際效益有關——輪組之間的空氣動力阻力差異很小，在時速45 公里時在2% 到5% 範圍內，但這種差異可能意味著第一名和第十名之間的那幾秒鐘的差距。
Patrick Brown 向我們介紹了車輪的開發過程；首先，工程師設計不同的輪圈輪廓，並使用計算流體動力學 (CFD) 對其進行測試，這本質上是一個虛擬風洞。CFD 分析使團隊能夠確定性能最佳的輪輞輪廓，隨後使用 3D 列印原型在現實生活中進行測試。
對於最新的 LIMITLESS 輪組，該團隊透過 CFD 分析測試了大約 45 種不同的輪圈輪廓，並確定了具有最低阻力和最佳側風操控特性的輪組。他們最終獲得了四個前輪和三個後輪，並在德國南部的腓特烈港 Windkanal 進行 3D 列印和測試。
由於 Form 3L 具有較大的成型體積，工程師可以根據各部分中使用的輻條孔的數量，將自行車車輪列印成五個或六個部分，並且一次可以在成型平台上安裝四個輪緣部分。經過後固化和後處理後，列印的部件用環氧樹脂粘合在一起，並構建成功能原型，與輪轂、輻條和輪胎組裝在一起。
在談到灰色 Pro 樹脂的使用時， Patrick Brown 表示，3D 列印的車輪「有點軟，但它們可以承受碳纖維輪組約 65% 的張力。所以你建造得非常筆直、非常真實、足夠適合風洞測試。」
▲灰色 Pro 樹脂是一種非常適合原型製作的材料，因為它可以承受碳纖維輪組約 65% 的張力。
過去，Hunt Bike Wheels 會求助於第三方供應商來 3D 列印不同的車輪部分，但這有很多缺點。首先，工程師必須在兩到三個月後發送最終確定的車輪輪廓，這會減慢整個過程，並減少靈活性的空間。事實上，現在他們有了 Form 3L，Brown 承認，在他們最新的項目中，他們「在他們離開前從列印機上列印出了最後一張照片」，這意味著他們可以迭代到最後一刻。外包零件的強度也不足以將輪胎打氣至一定壓力，某些零件會破裂，導致它們不適合進行測試。
「我現在可以模擬更長時間並不斷開發新的研發。」－Patrick Brown，Hunt Bike Wheels 設計工程師
「我們需要能夠將輪胎打氣至一定壓力，使輪胎在車輪上形成正確的形狀。對我們來說非常重要的是，這些列印件不僅具有精確的幾何形狀，而且足夠堅固，因此我們能夠在整個過程中獲得正確的空氣動力學輪廓。」 灰色 Pro 樹脂滿足了開發過程中的這些關鍵要求，該樹脂展示了出色的幾何精度以及承受充氣輪胎高達 3.5 bars 令人印象深刻的能力。Brown 還強調，灰色 Pro 樹脂 必須提供的出色表面光潔度是空氣動力學測試時的關鍵要素。
「在風洞中它們在滾軸上運行 - 因此車輪以每小時 45 公里的速度旋轉。」－Patrick Brown，Hunt Bike Wheels 設計工程師
▲灰色 Pro 樹脂出色的表面光潔度是空氣動力學測試的關鍵。
內部 3D 列印還使工程團隊能夠進行更多迭代，同時降低成本。在外包期間，Hunt Bike Wheels 將花費大約 2000 英鎊購買一個單輪圈原型。得益於 Form 3L，這些成本現已降低 90% 至 200 英鎊左右。
「這意味著當我們進入風洞時，我們可以使用更多數量的車輪，以便我們可以驗證更廣泛的 CFD 研究。這表示我們要跳過三到四個產品迭代周期才能獲得優質產品。現在，每次我們開發產品時，我們都知道我們第一次發布它時，它處於一個非常好的位置」Hicks 說。
「我現在可以模擬更長時間並不斷開發新的研發。內部擁有這種靈活性對我們來說是一個很大的好處。」－Patrick Brown，Hunt Bike Wheels 設計工程師
Form 3L 現在成為商業模式的重要組成部分，因為它使 Rider 公司能夠在競爭中保持領先地位。事實上，Hicks說，「透過巧妙地設計原型和精益的業務運營，我們可以以一半的價格為您提供與大公司具有相同空氣動力學性能的車輪。」
Privateer Bikes：以完整的自行車車架和快速原型設計突破界限
Privateer Bikes 的工程團隊使用 Form 3L 進行一系列原型設計應用，包括整個自行車車架和車架保護器的原型設計。
Privateer Bikes 的工程團隊致力於開發一系列新的自行車，列印了整個自行車車架以及不同尺寸的車架的複雜部分。這使得他們能夠在其上安裝組件，例如，將軸承和懸架壓入車架，以確保可製造性並仔細檢查不同車架尺寸的間隙。「我們可以檢查間隙、組裝方式、部件是否合適，或者懸架移動時是否會發生碰撞。」
此外，列印整個車架使內部圖形設計師可以對其進行噴漆，以嘗試藝術品的概念，並為新自行車設計貼花。這些車架採用灰色 Pro 樹脂 3D 列印成多個較小的列印件，然後將其組裝並粘合在一起。一旦自行車組裝完畢並將各個部件粘合在一起，自行車就會承受相當大的壓力，「你可能會相當粗暴地處理它們。」
Hicks 補充道，「對於營銷團隊來說，擁有一些有形的東西對他們來說是件好事，因為當我們談論設計時，你可以透過道具並向人們展示來更好地傳達它。」
Hicks 指出，Form 3L 對於為其自行車製作定制車架保護器原型特別有用。在山地自行車上，鏈條經常會撞到後下叉，這會產生很大的噪音並可能損壞車架。這就是為什麼該團隊開發了這些由橡膠製成的定制車架保護器，可粘在後下叉上。
一般情況下，團隊不可能製作此類零件的原型，因此他們只會將設計發送給台灣供應商，將生產工具加工後發送最終零件的樣品。整個過程通常需要三到四個月，費用約為 3,000 或 4,000 美元。這將使調整、迭代和優化零件變得困難，因為任何設計更改都需要製作新的工具，這意味著他們必須再次付費。
▲Form 3L 是用彈性 80A 樹脂列印車架保護器原型的絕佳工具。
透過 3D 列印，Privateer Bikes 的工程師可以非常快速地列印三到四種設計和原型。「改變設計不需要花費我們任何成本，這意味著當我們將生產檔案發送給製造商時，我們可以立即投入生產，」Hicks說。他補充說，這可能為他們節省了大約六個月的專案時間，以及大約 4,000 或 5,000 美元的生產工具費用。
「當我們將生產檔案發送給製造商時，我們可以立即投入生產。」－Dan Hicks，Privateer Bikes 開發工程師
此特定應用選擇的材料是彈性 80A 樹脂，它「硬度適中」，非常適合直接粘在自行車上進行測試的功能原型。他們已經在自行車上測試這些保護器幾個月了，檢查鏈條仍然撞擊及發出噪音的地方，並根據這些結果進行迭代。
「我們可以為製造做很多設計，因為當你實際觀察它時，思考加工的分割線以及它如何運作會容易得多。」－Dan Hicks，Privateer Bikes 開發工程師
3D 列印快速響應不斷變化的趨勢
「每個人騎自行車的方式都不同，我們不知道兩年後人們會做什麼。但我們現在處於一個非常好的位置，可以快速響應不斷變化的趨勢，抓住新事物。」－Dan Hicks，Privateer Bikes 開發工程師
在不久的將來，Rider Firm 希望開發更多的電動自行車及其組件。這些自行車涉及更複雜的設計，正如 Hicks 指出的那樣，「需要安裝的組件越多，難度就越大」，而 3D 列印將使他們能夠對所有這些設置進行原型設計。
「每個人騎自行車的方式都不同」，因此 Rider Firm 的團隊很好奇人們會做什麼。有了 Form 3L，該公司現在處於有利位置，可以在繼續努力創新的同時快速響應不斷變化的趨勢。