Nas universidades de todo o mundo, a impressão 3D está se tornando uma ferramenta integral para estudantes na área de engenharia e design. Como muitos projetos mostraram, essa tecnologia levou à atualização de algumas grandes ideias, e essa inovação só é amplificada quando uma impressora 3D como a BigRep ONE chega ao campus.
O fabricante alemão BigRep é conhecido por suas impressoras 3D FDM de nível industrial, sendo seu carro-chefe o BigRep ONE. Esta máquina oferece um volume de construção de 1005 x 1005 x 1005 mm, recursos de extrusão dupla, nivelamento automático e a lista de recursos continua. Impressoras 3D de grande formato levam a possibilidades criativas quase ilimitadas.
Estudantes de engenharia mecânica da Universidade de Aalborg Esbjerg na Dinamarca utilizam uma BigRep ONE para imprimir objetos de grande formato. Liderado pelo doutorando Peter Riddersholm Lauridsen, o objetivo é imprimir em 3D um quadro de bicicleta funcional em uma única peça utilizando filamentos de PLA, um bioplástico feito de milho ou cana de açúcar.
Peter Lauridsen disse que há muitos fatores que um engenheiro deve estar ciente, como a estrutura de carga, propriedades do material, carregamento dinâmico nas estruturas e melhoria do desempenho com novos materiais.
“Uma bicicleta é uma construção mecânica simples e óbvia para usar em um projeto. A ideia era projetar um quadro de bicicleta com topologia otimizada porque a impressão 3D torna possível fazer essas estruturas complexas. Na universidade, compramos um BigRep ONE que permite imprimir o quadro da bicicleta em uma única peça. Essa também foi uma das razões pelas quais eu estava especificamente optando por um quadro de bicicleta no projeto do semestre ”, diz Lauridsen.
Procurando um material que seja fácil de imprimir, o quadro da bicicleta é impresso em PLA laranja. A equipe de engenharia mecânica imprimiu com sucesso o quadro em sua primeira tentativa. No futuro, eles planejam repetir o projeto com um foco mais estrito no desempenho do material e na otimização da topologia.
Apesar de ser produzido em PLA simples, Lauridsen afirma que o quadro da bicicleta é capaz de suportar pelo menos 90 kg de peso e funciona sob certas condições. De fato, o doutorado afirma que esta bicicleta pode ser usada para se transportar pela universidade. Ele acredita que as capacidades mecânicas de um quadro de bicicleta impresso em 3D só melhorarão com o passar do tempo e com o avanço da tecnologia.
“Acho que será possível projetar um quadro de bicicleta impresso em 3D utilizável. A tecnologia no campo evolui rapidamente e em poucos anos isso será possível. Os materiais de impressão também estão ficando mais rígidos devido à adição de fibras de vidro e fibras de carbono. Espero que seja possível em um futuro próximo imprimir com uma porcentagem ainda maior de fibras de vidro ou fibra de carbono no filamento”, conclui Lauridsen.
Mas para fazer a impressão 3D em escala de quadros de bicicletas com menor custo, a impressão deve ser feita utilizando somente grânulos e não filamentos. Os grânulos custam 10 vezes menos que o filamento. A BigRep ONE só imprime com filamento.
O primeiro pneu de bicicleta sem ar impresso em 3D do mundo
Se podemos imprimir com termoplástico um quadro de bicicleta funcional, porque não imprimir as rodas? O designer de produto da BigRep, Marco Mattia Cristofori, usou as propriedades flexíveis do filamento Pro FLEX da empresa para dar vida ao protótipo do pneu.
“Conseguimos substituir o ‘ar’ como uma necessidade no pneu, personalizando o padrão para um design de favo de mel de três camadas. Com base no mesmo princípio, o design pode ser alterado para atender aos requisitos de tipos específicos de ciclismo, como mountain bike e corridas de estrada, ou para diferentes condições de tempo e velocidade. Aperfeiçoar o design é a parte mais complicada”, diz Cristofori.
Mesmo pequenas alterações na porcentagem ou padrão de preenchimento podem levar a resultados diferentes em termos de peso e desempenho. Impresso na impressora 3D de grande escala BigRep ONE, o protótipo do pneu utiliza todo o potencial do filamento da BigRep: Pro FLEX. O que separa o Pro FLEX de outros filamentos de impressão 3D são suas propriedades flexíveis únicas, aliadas à resistência e durabilidade a altas temperaturas.
A principal vantagem dos pneus sem ar em oposição aos pneus comuns é que eles simplesmente nunca ficam vazios. Outrora um luxo, os pneus sem ar agora procuram se tornar uma prática padrão no mundo dos transportes. Esta não é a primeira incursão da BigRep no mundo da mobilidade. Desde o lançamento do vídeo do pneu de bicicleta sem ar, o pneu baseado em TPU recebeu cobertura de todo o mundo.
Aenimal Bhulk – Quadro de bicicleta sustentável impresso em 3D com bioplástico
As bicicletas são um meio de transporte ecológico, mas bicicletas ainda mais ecológicas podem chegar em breve às estradas. O estúdio de design de Pádua, a Eurocompositi desenvolveu um incrível quadro de mountain bike impresso em 3D em PLA chamado Aenimal Bhulk, capaz de ser usado na estrada, e recebeu o primeiro prêmio Eurobike por seus esforços.
Utilizando uma tecnologia 3D específica, a Modelagem por Deposição Fundida (FDM), a impressora cria as diferentes peças da estrutura (depois montadas diretamente na fábrica) usando PLA, um polímero derivado de plantas como milho ou cana-de-açúcar e 100% biodegradável ou reciclável.
A mountain bike foi premiada com o Eurobike Award, onde recebeu um dos 12 Gold Awards atribuídos pelo júri. Para os jurados “Aenimal Bhulk pode lançar uma nova tendência.
É a primeira mountain bike onde uma impressora 3D foi usada para fazer um quadro de materiais biodegradáveis, recicláveis e reciclados. É vista como uma inovação porque sua tecnologia poderia revolucionar a forma como as bicicletas são personalizadas e fabricadas.
A Eurocompositi é um estúdio de design incomum com foco em engenharia inteligente. Fundada em 2011 em Pádua, Itália, pelo engenheiro veterano Marco Genovese, é especializada no desenvolvimento de formas profissionais, racionais e funcionais que convivem com a estética.
Modelar algo não é apenas um exercício de estilo, mas também uma forma de superar limites e obstáculos. Essa abordagem explica por que eles têm sido tão ativos na indústria de bicicletas, que sempre tenta adicionar integridade estrutural aos seus quadros profissionais reduzindo o peso geral, e é muito significativo que os designers italianos tenham escolhido imprimir em 3D um quadro de bicicleta funcional em filamento PLA, como parte deste projeto Aenimal Bhulk.
Seu objetivo era fazer mais do que apenas fazer um modelo legal ou funcional. O principal objetivo por trás do projeto é obter bicicletas ecológicas e ambientalmente sustentáveis .
Foi realizado um estudo de viabilidade para determinar os processos de impressão 3D mais corretos para o material. O resultado é o uso da tecnologia FDM aliada aos biopolímeros que compõem o PLA (amido de milho ou cana-de-açúcar).
O fato da bicicleta ser biodegradável é bastante útil considerando a velocidade com que a indústria profissional descarta as bicicletas e o PLA é um dos materiais que requer menos energia para ser produzido.
Mas como eles usaram a impressão 3D com PLA para fazer uma bicicleta estruturalmente sólida capaz de suportar todos os rigores do esporte e o peso do usuário? Bem, o segredo estava todo no design.
Os italianos desenvolveram uma estrutura multicomponente complexa preenchida com estruturas em favo de mel para superar quaisquer fraquezas.
“O conhecimento e a experiência da equipe da Eurocompositi foram fundamentais na conceção da forma e dimensões do tubo reto, de forma a manter uma certa rigidez e durabilidade com um material que certamente não tem as características mecânicas dos materiais compósitos mais avançados”, eles disseram.
No passado, eles trabalharam extensivamente com materiais tradicionais, como carbono, alumínio e madeira, mas desta vez aplicaram seus conhecimentos ao PLA impresso em 3D.
Esse esforço – tanto de design quanto ambientalmente amigável – chamou imediatamente a atenção dos juízes da Eurobike na Alemanha, que disseram: “Estamos recompensando essa inovação porque sua tecnologia é tão visionária que pode revolucionar a maneira como as bicicletas são feitas e personalizadas. Aenimal Bhulk poderia iniciar uma nova tendência.”
