3D-gedruckter CBAM-Schraubengriff ‘Gold wert’ zur Verbesserung der Leistung

Einführung

Ricoh 3D hat auf die sich wandelnden Anforderungen des modernen Arbeitsplatzes reagiert und über 80 Jahre Erfahrung in der Fertigung genutzt, um eine umfassende Palette von End-to-End-Lösungen im Bereich des 3D-Drucks anzubieten. Das Team von Ricoh 3D arbeitet regelmäßig mit neuen und bestehenden Partnern und Kunden zusammen, um deren Probleme zu verstehen und innovative Produkte und Dienstleistungen zur Unterstützung von Unternehmen anzubieten.

Bei diesem Projekt arbeitete Ricoh 3D mit dem strategischen Partner Impossible Objects zusammen. Impossible Objects ist ein US-amerikanisches Unternehmen, das sich auf die additive Fertigung mit seiner CBAM-Technologie (Composite Based Additive Manufacturing) spezialisiert hat, um Produkte aus Kohlenstoff- oder Glasfasern herzustellen. Das Duo arbeitete auch eng mit Athletics 3D zusammen, einem französischen Unternehmen, das sich auf die Herstellung von maßgeschneiderter ergonomischer Ausrüstung für Athleten spezialisiert hat, unter anderem in den Disziplinen Fechten, Moderner Fünfkampf, Rudern und Hockey. Athletics 3D wurde 2017 gegründet und arbeitet nun mit einigen der weltbesten Spitzensportler zusammen.

Anwendung

Biathlon ist eine olympische Wintersportart, die Skilanglauf und Gewehrschießen kombiniert und wie ein Rennen behandelt wird. Im Vorfeld der Biathlon-Weltmeisterschaften 2023 in Oberhof, Deutschland, baten mehrere Elite-Athleten Athletics 3D, eine vielseitige Lösung zu finden, um die Nachladegeschwindigkeit (und die Konsistenz der Bewegung) zu verbessern und die Gesamtbewegung des Gewehrs und den Aufwand zwischen den einzelnen Schüssen zu verringern.

Biathlon-Gewehre sind Repetiergewehre und werden je nach Geschoss entweder im Liegen oder im Stehen abgefeuert. Der Verschluss eines Biathlongewehrs ist ein unglaublich leichter ‘Straight Pull’ (auch bekannt als Fortner Action) und kann nur mit dem Abzugsfinger bedient werden, ohne dass der Schütze seinen Arm bewegen muss.

Ein Standard-Bolzengriff, der von Biathleten häufig zur Unterstützung des Nachlademechanismus verwendet wird, besteht aus Aluminium und wiegt normalerweise etwa 15 g. Dies verdeutlichte Athletics 3D die Schwierigkeit und den “feinen Unterschied”, der erforderlich sein würde, um den Athleten ein geeignetes Material und physiologische Vorteile gegenüber ihren Konkurrenten zu bieten.

Da Athletics 3D bereits in der Vergangenheit mit Ricoh 3D zusammengearbeitet hatte, wandte sich das Unternehmen an den Materialspezialisten von Ricoh 3D, Enrico Gallino, um eine maßgeschneiderte Lösung zu besprechen.

Nach mehreren technischen Diskussionen präsentierte sich die Lösung in Form der einzigartigen CBAM-Technologie von Impossible Objects.

CBAM-Drucker arbeiten in mehreren Schritten. Der Prozess beginnt mit der Zuführung langer Kohle- oder Glasfaserplatten in die Maschine. Anschließend werden geschichtete Formen aus CAD-Scheiben mit einer klaren Flüssigkeit und thermischer Inkjet-Technologie auf die Faserplatten gedruckt.

Das Hochleistungspolymerpulver wird dann auf die Faserplatte aufgetragen und haftet an der Druckflüssigkeit. Überschüssiges Pulver wird dann entfernt, wobei das Pulver in der Form der Bitmap zurückbleibt. Dieser Vorgang wird für alle Schichten wiederholt.

Die Platten werden gestapelt und dann auf den Schmelzpunkt des Polymers erhitzt und komprimiert, um das Teil auf die geplante Höhe zu verdichten. Die nicht gebundenen Fasern der Platten werden dann durch ein mechanisches oder chemisches Verfahren entfernt, wodurch das fertige Teil zum Vorschein kommt.

Möchten Sie mehr über CBAM erfahren?

Eine ausführlichere Analyse der CBAM-Technologie finden Sie in unserem Webinar zu diesem Thema.

Nachdem ein “akzeptables” Design erstellt und von den Experten bei Athletics 3D genehmigt worden war, hat Impossible Objects den CBAM-Bolzengriff zum Leben erweckt und das Design aus kohlenstofffaserverstärktem PolyEtherEtherKeton (PEEK) gedruckt – in Übereinstimmung mit den Regeln und Vorschriften der olympischen Biathlon-Wettbewerbe.

Carbon Fibre PEEK (in der Branche auch als CF PEEK bekannt) war das ideale Material für den neuen Bolzengriff, da es ein unglaublich gutes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht aufweist, sehr schlagfest und verschleißfest ist und sich nicht verzieht oder schrumpft. Das bedeutet, dass es sich perfekt für den Einsatz in einer sehr kalten Umgebung eignet, in der es im Laufe eines Wettkampfs sowohl durch die Bedingungen als auch durch den Einsatz der Athleten zu Stößen oder Schlägen kommen kann.

Es war auch wichtig, dass der Riegelgriff aus wettkampftechnischer Sicht leicht ist, sowohl physisch als auch mental. Zusätzlich zu den marginalen Gewinnen durch die ständige Weiterentwicklung von Design und Herstellung der Ausrüstung ist für Hochleistungssportler der Glaube, dass ihre Ausrüstung ihnen einen Vorteil verschafft, genauso wichtig wie die realen Vorteile, die die Ausrüstung tatsächlich bietet.

Der Prozess erklärt

Clément Jacquelin, Präsident und Gründer von Athletics 3D, erklärt den Prozess.

Er sagte: “Das Ziel war es, die Handbewegung während des Nachladevorgangs für Sportler zu verbessern.

“Je nach Form des Pistolengriffs und der Handgröße kann jeder Sportler seine Handbewegung optimieren, um seine Armstabilisierung während dieses Nachladevorgangs zu verbessern.

“Nachdem wir einige Prototypen entwickelt und den Athleten gezeigt hatten, haben wir die Form finalisiert, bevor wir mit dem richtigen Material gedruckt haben.”

Vorher, mit einem typischen Aluminium-Bolzengriff.

Nachher, mit dem neuen CF PEEK-Bolzengriff.