波兰高性能自行车部件制造商Alugear近期与增材制造解决方案提供商Materialise达成合作，旨在为越野自行车开发一套创新的曲柄组装配件。

通过将数控加工与增材制造技术相结合，双方成功创造出了一个比传统减材制造版本轻50%的钛合金曲柄组。

Alugear最初联系Materialise是为了探索增材制造的应用潜力。经过协作分析，他们锁定了曲柄组——这个在所有脚踏驱动自行车中都至关重要的动力传输部件，作为金属增材制造能够带来巨大性能突破的应用方向。

Alugear联合创始人Dawid Dyngosz表示，当他们看到创造一种更轻、更强且能适配多种自行车类型的曲柄组的潜力时，便知道这是开启3D打印之旅的完美部件。Materialise的3D打印专业知识引导他们成功推进了这个项目。

该项目的目标是创造一个比传统部件更轻、更强、更通用的产品，同时提供职业自行车手所需的顶级性能。为此，合作伙伴从头开始重新设计曲柄组，通过将部件内部掏空来降低重量，并选择了具有出色强度重量比的钛合金作为材料。

仿真技术在此应用案例中发挥了关键作用。Materialise Magics软件的仿真模块帮助合作伙伴确保了增材制造与后机加工的结合不会影响零件公差的一致性或均匀性。

Materialise创新经理Simone Cannella指出，他们必须在机械性能、部件性能、适合后处理的设计、项目成本、打印方向以及打印参数之间找到最佳平衡点，这对于真正实现目标至关重要。

经过数次迭代，Materialise和Alugear确定了适用于后处理的理想毛坯部件和最终的机加工部件。Materialise随后生成了一种针对生产组合和零件质量优化的特定嵌套构建平台，该布局允许Alugear一次同时打印最多四种长度的钛合金曲柄组。

Dyngosz补充道，他们的目标不是尽可能快地打印一个零件，而是在保持低重量、惊人强度和出色设计的同时，结合多项关键的制造解决方案。仿真技术让他们能够在问题出现之前发现它们，后续的原型件也经过了实际的疲劳测试。

最终经过打印和机加工的曲柄组符合ISO 4210标准，重量为345克，比原来的机加工部件轻了50%。使用增材制造还使自行车结构可以整合成一个单一部件，最大限度地减少了对焊接的需求，并降低了基于装配的故障风险。该曲柄组的设计是自支撑的，这简化了后处理步骤，便于生产规模化。

规模化生产是该应用案例的一项关键成就。Dyngosz解释说，真正使这个部件在业内具有突破性的是它的可重复性。Alugear是业内首家引入一款可以以工业级可靠度进行大规模生产且具备成本效益的3D打印、完全CNC机加工钛合金曲柄组的公司。

目前这款3D打印钛合金曲柄组是为越野自行车设计的，但Alugear已准备好以可控的方式针对其他类型的自行车调整设计。此外，该公司有兴趣进一步探索金属增材制造的采用，并识别其他可以从该技术中受益的组件。