确保手工制作的钛自行车零件的一致性和质量并不容易，需要精湛技巧，耗时耗力。Angel Cycle Works要求Optimus3D提供金属增材制造解决方案，以完全统一的质量标准生产小批量的自行车阀杆组件。

背景

Optimus3D提供增材制造全过程解决方案，为众多领域的企业提供支持服务，其中包括航空航天、汽车、工业和医疗。在提供的服务中有端到端的解决方案，同时也包括组件设计、原型和批量生产、后处理等。

Optimus3D总部位于西班牙北部的维多利亚市阿拉瓦科技园Gasteiz，公司服务于国际和本地客户，让他们接触到新一代的3D打印机和软件。凭借在增材制造方面积累的专业知识，该公司可为客户实现降低组件复杂性、重量和成本，提高组件质量和可靠性。

西班牙公司Angel Cycle Works是一家国际知名的自行车车架制造商和零部件制造商。公司的主要产品是手工制作定制的自行车钛金属框架和组件，用于公路、碎石、山地和越野的复杂环境。生产高品质、高强度的自行车部件依赖于主要从事手工焊接和小批量生产，Angel Cycle Works 热衷于研发增材制造的生产工艺。
Optimus3D项目负责人Pablo Capellan说：“我们在金属增材制造方面获取的专业知识，在很大程度上要归功于对现代制造业和逆向工程的深入了解，这也意味着我们可以更容易地满足客户对3D打印工艺的要求，充分使用增材制造的全部功能。”

挑战

从根本上来看，Angel Cycle Works在手工制造钛阀杆组件时面临的挑战与原材料有关。事实证明，钛是一种不太容易使用的材料。尤其在手工焊接时，组件的完整性可能会发生变形，并且完全符合3D CAD模型变得也非常困难。Pablo Capellan继续说道，即使涉及替代的增材制造工艺，无论是通过分层熔化金属还是沿路径沉积构建部件，钛金属仍然给加工过程带来不小的挑战。

为了批量生产组件，最大化增材制造的生产力是Optimus3D的另一个关键标准。它不仅需要保证组件的完全准确性和可靠性，还需要确保每个构建步骤中都能产生最大数量的组件，已获得成本效益。

解决方案
Optimus 3D提议使用雷尼绍RenAM 500S单激光增材制造系统。它专为粉末床融合（也称为激光熔化）构建金属部件而设计，构建体积为250mm×250mm×350mm。对于Angel Cycle Works自行车部件来说，重要的是雷尼绍系统一流的惰性制造气氛（充满高纯度氩气的真空）确保了所有合格金属的高质量构建环境，包括钛Ti6AI4V。

考虑到组件的结构和尺寸，在垂直方向上构建通常是首选。然而，认识到潜在的变形问题和最大限度提高生产率的需要，Optimu3D选择在水平方向进行堆积。

“我们的想法很简单。通过水平制造组件，最大限度地减少生产特定批次的自行车零件，帮助Angel Cycle Works实现预算目标。这意味着我们能够更好地测量和处理变形，因为阀杆组件又长又细，尺寸为35mm×20mm×115mm。”Pablo Capellan解释道。

正如预期的那样，直接从CAD文件导出并采用水平制造的方式生产组件，在最脆弱的区域会产生0.375mm的扭曲变形。为了消除这个缺陷，Optimus3D与雷尼绍的工程师合作，研发出基于有限元模拟的解决方案。
雷尼绍应用工程师Alex Garcia解释说，通过第三方软件Simufact Additive可以完美模拟RenAM 500S系统的粉末床熔合过程，从而确定使用精确补偿系数准确地“预扭曲”组件设计。

结果

使用金属增材制造，Angel Cycle Works能够生产出以前手工制作的钛自行车阀杆组件，确保组件质量的高度一致性，同时还改进了其重量和强度特性，能够更好地满足客户对组件生产数量的动态要求。

这种创新的金属增材制造解决方案意味着RenAM 500S系统上的每个构建体积都能够一次连续3D打印多达50个相同的组件，完全可以实现非常短的交货期。组件成本的大幅下降直接导致了供应链的精简。