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積層製造部個案研究 由 Renishaw 為 Empire Cycles 製造的 第一台金屬 3D 列印腳踏車骨架 鈦合金骨架以積層製造技術打造，先分段製造，然後再行組裝。 此製程具有以下優點： 設計自由度 • 快速迭代；彈性的製程在進入生產前都還能改良設計 • 可透過拓樸優化塑形（參閱下述） • 將客製化與訂作可能性作完美詮釋，讓一次性生產與批次生產同樣容易 建築 • 複雜的形狀結合內部強化特性 • 中空結構 • 內建特色，例如騎士的姓名 效能，鈦合金 • 座桿架的重量比鋁合金版本輕 44% • 極為堅固 － 通過EN 14766 標準測試 • 耐腐蝕、使用壽命長 Renishaw 能為您的產品做些什麼？ Empire Cycles Empire Cycles 位於英國西北部，為一家獨特的英 國單車設計與製造公司。該公司使用一流的英式工 程技術創造出頂尖產品，以無比的熱情為全球越野 自行車騎士和滑降競速的自行車騎士提供創新的設 計。 什麼是拓樸優化？ 「topo 」一字起源於希臘，意為地點。拓樸優化軟 1. 為鋁合金鑄造所設計 3. 由 Empire Cycles 以優化的 體泛指用來判斷材料「邏輯位置」的程式，通常是 的座桿架 CAD 模型 CAD 模型為範本重新設計 透過反覆的步驟及有限的元素分析進行判斷。其移 2. 使用 Altair 的 solidThinking 4. 在 Renishaw AM250 除低應力部位的材料，直到研發出承載力最佳的設 ® Inspire 9.5 軟體 雷射熔化系統上以 計。製造出來的機型輕（因為體積小）而堅固。 進行拓樸優化 鈦合金製造而成 如今，積層製造已能克服過去在製造這些形狀時面 臨的挑戰，可具體呈現實體 3D 機型。 Renishaw 與 Empire Cycles 共同為積層製造打造 出最優異的單車設計，對於面朝下的表面，減少了 很多必需要建構支撐材的材料浪廢。 產品有多堅固？ 速度有多快？ 進行積層製造加工時，鈦合金能承受 900 MPa 以 20 週要完成此專案雖然時間 上的高度極限抗拉強度（UTS ），且可達到 99.7% 緊迫，卻也突顯了積層製造 以上幾乎完美的密度。積層製造比鑄造品質佳，因 的效率，因為積層製程無需 為所有孔隙皆為小孔且呈現球狀，對強度幾乎沒有 事先訂購工具或特定材料。 影響。 專案的目標是要生產能充分發揮功能的單車，因此 依據 EN 14766 越野自行車標準，在 1200 N 條件 第 1 週 - Empire Cycles 下對座桿架進行 50000 圈測試。根據此標準進行的 拜訪 Renishaw 6 次測試，每次都成功。 腳踏車骨架成品將繼續在英國必維國際檢驗集團的 實驗室和山腰上進行測試；此測試與斯旺西大學合 第 3 週 - 設計座桿架