Xe đạp khung sườn titanium đầu tiên trên thế giới

Với ưu điểm trọng lượng nhẹ và chịu lực tốt, titanium là loại vật liệu tốt nhất để sản xuất khung sườn xe đạp. Tuy nhiên, trở ngại là những chiếc khung xe bằng titanium có giá thành khá đắt. Trong nỗ lực giảm giá thành sản xuất, mới đây 2 công ty tại Anh vừa hợp tác chế tạo khung sườn xe đạp bằng titanium đầu tiên trên thế giới nhờ công nghệ in 3D.

Công ty sản xuất phụ gia Renishaw đã hợp tác cùng với hãng xe đạp Empire Cycles để chế tạo khung sườn titanium và áp dụng duy nhất cho mẫu xe đạp leo núi MX-6 Evo. Ngoài ra, hãng Empire cũng tiết lộ sẽ sản xuất phiên bản MX-6 khung sườn bằng hợp kim nhôm trong thời gian tới.

Khi chế tạo khung sườn, Empire đã sử dụng máy nấu chảy kim loại bằng laser AM250 do Renishaw sản xuất. Trong quy trình sản xuất, máy laser sợi Ytebi có năng lượng cao được dùng để kết hợp các hạt bôt hợp kim titanium lại với nhau thành từng lớp. Máy in 3D sẽ đảm nhận nhiệm vụ đảm bảo các lớp liên tục chồng chất lên nhau và được tạo hình thành các bộ phận của chiếc khung sườn. Sau đó, các bộ phận được gắn kết lại với nhau bằng chất kết dính.

Do nguyên tố titan có mật độ phân tử dày hơn so với nhôm nên trọng lượng của nó cũng nặng hơn. Vì thế, để chế tạo chiếc khung sườn nhẹ hơn người ta phải dùng một lượng titan càng ít càng tốt. Để thực hiện điều này, hãng Empire đã sử dụng phần mềm tối ưu hóa hình học tô-pô. Phần mềm sẽ đánh giá cấu trúc của mỗi bộ phận khung xe thông qua các mô hình dựng trên máy tính nhằm phân phối lượng titan một cách phù hợp nhất đảm bảo khung xe chịu lực tốt nhất mà vẫn có trọng lượng nhẹ.

Sản phẩm cuối cùng của quá trình chế tạo là chiếc khung xe Evo chỉ có trọng lượng 1400 gram, nhẹ hơn 33% so với khung nhôm. Trong bài kiểm tra sức chịu đựng trọng lượng chỗ ngồi, khung sườn titan có thể chịu được trọng lượng gấp 6 lần so với tiêu chuẩn của xe đạp leo núi thông thường tại châu Âu (EN 14766). Chiếc khung sườn vẫn đang tiếp tục trải qua những bài kiểm tra tiếp theo nhằm đánh giá sức chịu đựng của khung sườn.

Vậy vấn đề về giá thành sản xuất, tại sao dự án trên có thể sản xuất ra những chiếc khung sườn bằng titanium giá rẻ? Yếu tố cơ bản nhất chính là nhờ vào giai đoạn nấu chảy nguyên liệu bằng công nghệ laser. Đây là phương pháp tiết kiệm nguyên liệu nhất do lượng bột titan không dùng hết ở từng chiếc khung sườn sẽ được tiếp tục tái sử dụng.

Thêm vào đó là phần mềm sẽ tối ưu hóa chu trình nấu chảy và pha trộn nguyên liệu để đảm bảo lượng titan được dùng là ít nhất. Ngoài ra, người ta không cần sử dụng nhiều loại máy móc cho nhiều mẫu khung sườn khác nhau. Tất cả các mẫu mã đều được thực hiện bởi 1 máy in 3D duy nhất.