3-D Drucken von e-bike Teilen

 

Vor einigen Wochen erhielt ich eine Einladung von materialise, Europas größtem kommerziellem 3-D-Drucker, um an einem 2-tägigen Workshop am Hauptsitz in Leuven/Belgien teilzunehmen.

Ich war fasziniert. Gerüchten zufolge drucken die Belgier ganze Bahnhöfe in 3-D, wie diese in Lüttich ...

Bahnhof Lüttich/Belgien

Nur ein Scherz, aber wer weiß, was in Zukunft möglich sein könnte.

 

Der Einführungsworkshop war maßgeschneidert für Hersteller, und war dem entsprechend 'Ihre Serienproduktion mit 3D-Druck' benannt. Anwesend waren Vertreter von großen Automobilherstellern, Flugzeug- und Medizinunternehmen sowie einer bekannten Designfirma. Und ich.

Wir hörten Fachleute auf ihrem Gebiet, die uns die verschiedenen Methoden und ihre Anwendungen erläuterten. Wir wurden in der Fertigung herumgeführt und haben uns ihre Produktionsstätten und ihre Ausstellungsräume angesehen. Wenn Technologien zur Herstellung von Teilen sich so weiter entwickeln, bin ich dabei. Leider waren keine Photos erlaubt.

Der Workshop endete mit der Aufteilung der Teilnehmer in 3 Teams und die Aufgabe, neue Produkte mit neuen Technologien zu entwickeln, begeleitet die von ihren Ingenieuren. Seltsamerweise endeten alle Produkte mit Fahrradteilen.

Bevor wir wieder unsere eigenen Wege gingen, erhielten wir alle Trainingszertifikate.

Materialise Training Zertifikat

 

 

Wie ich zur additiven Fertigung gelangte

Ich hatte bereits erste Erfahrungen mit 3D-Druck gesammelt. Der Grund dafür war ein hoher Preis für ein CNC-gefrästes Kunststoffgehäuse für einen einzigen Prototyp, etwa 200 Euro.
Nach einiger Recherche landete ich auf der Homepage von materialise, wo ein webbasierter Prototypen-Service angeboten wurde. Da ich eine 3-D-Modelldatei hatte, wurde diese hochgeladen um sie dann in PA-GF, einem PA12-basierten Material mit zusätzlichem Glasmaterial um bessere physikalische Eigenschaften zu erzielen, lasersintern zu lassen. Der Preis und die Lieferzeit wurden sofort angegeben. Bei ca. 40 € kam es bei 1/5 des Preises für das CNC-Teil und war bereits eingefärbt. Ich konnte nicht widerstehen.

Das Teil kam ungefähr eine Woche später an. Ich war beeindruckt von der Präzision, es passte auf Anhieb. Nur das Design musste noch verbessert werden, um es damit dem Herstellungsprozess anzupassen.

Nach ein paar Verbesserungen des Designs (man kommt relativ schnell 'auf den Trichter'), habe ich jetzt den ersten 3D-gedruckten Konzept-Prototypen eines Insidern weltweit bekannten Poduktes - den Cycle Analyst V3 e-Bike Computer.

 

Der Original Cycle Analyst V3

In den letzten Jahren hat GRIN technologies den Cycle Analyst V3, einen vom Kanadier Justin Le entwickelt e-bike Computer für e-bike Enthusiasten, vertrieben.

Ich war an der CE-Zertifizierung beteiligt und kenne das Gerät gut, und habe viele davon selber verkauft und modifiziert.

Den Cycle Analyst V3 gibt es in einer DP- (ohne externen Geschwindigkeitssensor) oder in einer DPS- (mit externem Geschwindigkeitssensor) Version.

GRIN technologies original Cycle Analyst V3, hier die CA3-DP version

 

Der Cycle Analyst besteht aus einer Platine mit LCD-Display, die mit einem Kunststoffgehäuse umschlossen ist. Diverse Kabel treten an der Rückseite des Gehäuses aus, an die eine Vielzahl von Geräten angeschlossen werden kann. Das Gerät kann mit einer Klemme am Lenker des e-bikes befestigt werden.

Die meisten Kabel sind mit JST-SM Steckverbindern, einem TRS Kommunikationskabel und einer Buchse zur Spannungsversorgung terminiert.

Die Staub- und Wasserdichtigkeit des Cycle Analyst V3 liegt irgendwo zwischen IP53 und IP54. Ein großer Nachteil hierbei sind die JST-SM-Verbinder, die nicht für den ungeschützten Einsatz im Freien bestimmt sind, und das Gehäuse des Cycle Analyst, das durch seine Kabeleinführungsöffnungen atmet und wo ein dünner Silikonauftrag zwischen den Gehäusehälften bestmöglich versucht, das Wetter von der Elektronik fernzuhalte.

 

Re-engineering der Cycle Analyst V3 unteren Gehäusehälfte, Steckverbinder und Lenkerklemme

Diese Teile werden ersetzt:

Cycle Analyst V3 untere original Gehäusehälfte mit Lenkerklemme und Anschlußkabeln

 

Sobald Klemme und Kabel entfernt sind, kann man die nackte untere Gehäusehälfte des Cycle Analyst V3 von außen...

Cycle Analyst V3 hintere Gehäusehälfte - außen

...und von innen sehen.

Cycle Analyst V3 hintere Gehäusehälfte - innen

 

Die neue Cycle Analyst V3 hintere Gehäusehälfte, Steckverbinder und Lenkerklemme

Ich habe das JST Steckverbinder-system durch ein HIGO Steckverbinder-system ersetzt. Diese Steckverbinder wurden speziell für e-bikes entwickelt. Sie sind sehr kompakt und haben eine Staub- und Wasserdichtigkeit nach IP66, da die Lötkontakte und das Kabel mit Kunststoff ummantelt sind. Insbesondere die HIGO Mini-B Serie hat eine weiche PVC Lippe, die beim Einstecken über den Hart-PVC Kern des gegenüberliegenden Steckers fließt, die Verbindung fest zusammenhält und vor Umwelteinflüssen schützt.

Die HIGO-Mini B-Steckverbinder sind auch als Steckverbinder für Blendenmontage erhältlich, wodurch sie perfekt für diesen Einsatz geeignet sind. Klein, platzsparend und preisgünstig passen sie zum neuen modularen Konzept, an das ich dabei gedacht habe.

Die neue CA3 hintere Gehäusehälfte paßt auf die original vordere Gehäusehälfte des Cycle Analyst V3. Sogar die Schrauben und O-Ringe können wieder verwendet werden. Und natürlich auch die Platine mit dem LCD-Display.

Nur zum Spaß entschied ich mich dafür, die Gehäusehälfte pigmentgefärbt in blau zu bestellen.

 

Cycle Analyst V3 3-D gedruckte hintere Gehäusehälfte

 

Wie Sie auf dem Bild sehen können, ist eine Vergusswanne um die Hauptkabel herum angebracht, um deren Eintrittsbereich mit Epoxidharzguss abzudichten. Ebenfalls sichtbar sind die abgeflachten Anti-Verdreh-Löcher für die HIGO Mini-B Stecker. Die einzige Anforderung besteht darin, das M6 x 1-Gewinde für das GORE-Druckausgleichsventil mit einem Gewindebohrer in das hintere Gehäuse zu schneiden.

HIGO Mini-B Steckverbinder für Blendenmontage montiert, Schrauben eingesetzt und mit O-Ringen gesichert

 

Sobald die Steckverbinder montiert sind, wird ein GORE-Druckausgleichsventil in das hintere Gehäuse geschraubt. Die Gehäuseschrauben werden eingesetzt und die O-Ringe auf ihre Gewinde geschoben, um sie zu sichern.

HIGO Mini-B Steckverbinder, GORE Druckausgleichsventil, Schrauben und O-Ringe an der neuen unteren Gehäusehälfte des Cycle Analyst V3 montiert

 

Um zu sehen wie das Gerät jetzt aussieht, sehen wir es hier aufrecht stehend. Daneben liegen die 2 Lenker-Klemmhalterungen und die beiden Schrauben zu deren Montage.

Cycle Analyst V3 Custom mit Lenker-Klemmhalterungen

 

Die am Cycle Analyst V3 Custom angebrachten Klemmen ermöglichen eine schnelle Montage / Demontage. Der untere Klemmhalterbügel lässt sich seitlich entnehmen und macht eine nachträgliche Montage leicht möglich. Die Lenkerklemmen sind uniseitig, aus einer Aluminium-Legierung gefertigt und schwarz eloxiert. Alle Schrauben sind Torx und bestehen aus rostfreiem Stahl.

CA3-Custom mit 1 ¼ Zoll oderr 31.8 mm Lenker-Klemmhalterungen

 

Hier ein Bild eines CA3-C mit einem einzigen Hauptkabel, das auf ein e-bike mit 1 ¼ Zoll Lenker montiert werden kann.

Cycle Analyst V3 Custom mit HIGO Steckverbindern und Lenker-Klemmhalterungen

 

Der erste Vorserien-Prototyp Cycle Analyst V3 Custom oder CA3-C wird auf meinem e-Fatbike 'Projekt SandKatze' eingesetzt. Hier eine Anprobe um die Kabellängen der Anschlußkabel zu ermitteln, bevor die interne Verkabelung gemacht wird.

CA3-C Anprobe auf meinem project e-fatbike

 

Hier steht der Cycle Analyst vor der Herausforderung, ein Allrad oder ein AWD e-bike zu steuern. Es muss einigen realen, extremen Tests standhalten, bevor 2018 das Serienmodell des CA3-C in einer kleinen Serie hergestellt wird.