Funk Design TMF aeroy: Enduro Mountainbike-Rahmen mit 3D-Druck Teilen

Ein Start-Up aus Aalen macht gerade ordentlich Furore und bewirbt den “TMF aeroy – weltweit erster Enduro Mountainbike-Rahmen mithilfe von 3D-Druck” mit so ziemlich allen Werbebegriffen, die aktuelle Technik-Neuheiten so hergeben: Topologie-Optimierung, Bionik, 3D-Druck – all das soll in einem Enduro-Rahmen münden, der gewichtsmäßig ganz vorne mitspielen soll.

# Der TMF Aeroy

TMF Aeroy

Der Name des in der Bachelor-Arbeit von Tim M. Funk ergibt sich aus seinem Namen sowie einem Neologismus aus Aero und Alloy. Durch die Nutzung additiver Fertigungsverfahren, Topologie-Optimierung und Bionik soll der entwickelte Rahmen leichter als herkömmliche Mountainbike-Rahmen sein. Zur Herstellung setzt man bei komplexen Bauteilen auf das Selective Laser Melting (SLM) Verfahren, bei dem Schicht für Schicht immer wieder eine Schicht Metallpulver aufgetragen und lokal durch einen Laser verfestigt wird – bis nach vielen vielen Schichten das Bauteil im Pulverbett fertig ist. Das überschüssige Metallpulver kann entfernt werden, es bleibt das fertige Bauteil. So sind auch komplexe Geometrien möglich – und genau das soll die Konstruktion des Rahmens ausnutzen.

# Entstehung eines Bauteils im SLM-Verfahren - © Markus Merkler, Hochschule Aalen

# Pulverberg im Inneren des Druckers - der "Baujob" ist fertig, die Platte wurde nach oben gefahren - jetzt können die TEile befreit werden

# Da sind sie - die Einzelteile für einen Rahmen

Optimierte Bauteile

So hat Funk fünf verschiedene Lastfälle definiert und die resultierenden Kräfte im Rahmen berechnet. Anschließend wurden einige Rahmenteile gewählt, für die die Nutzung von 3D-Druck sinnvoll schien: Ausfallenden, Yoke, Tretlagereinheit und Wippe. Diese wurden, ähnlich wie bei unserem ICB2.0, von Algorithmen optimiert und nachmodelliert. Wegen der Ähnlichkeit zu Bienenwaben im Optimierungsergebnis wurde dann bei der Wippe ein bionischer Einfluss gewährt.

# Die Wippe ist offensichtlich Bienenwaben-inspiriert - sieht damit aber einem Optimierungsergebnis gar nicht mal mehr so ähnlich

# Simulations-Zwischenstand in Ansys - offensichtlich noch nicht optimal, denn im besten Fall wären die Spannungen überall gleich groß. Dann wäre kein Bereich über- und kein Bereich unterdimensioniert. Hier deuten gelbe und orange Bereiche auf Spannungsspitzen hin, an denen sich Risse bilden könnten.

Auch das Yoke wird einteilig gedruckt. Das erlaubt eine erhebliche Bauteilreduktion und die Integration der Zugführung.

# Druckteile - links eine Stützstruktur, die nach dem Druck noch entfernt werden muss

# ISCG Aufnahme - Details bis unter 1 mm Wandstärke lassen sich machen, theoretisch sind auch integrierte Gewinde denkbar. Die müssen aber nachbearbeitet werden.

Kinematik

Das TMF Aeroy setzt auf einen Viergelenker mit Dämpfer parallel zum Unterrohr. Der Horst-Link wurde konzentrisch zur Hinterachse gewählt, wie es auch Trek (ABP) und Dave Weagle (Salsa, Morewood, …) lösen. Auf den ersten Blick ist die Ähnlichkeit zu Bikes wie dem 601, dem ICB, Torque FRX und dem Nicolai ION erkennbar – alles keine schlechten Vorbilder.

# Auch die Zugführungen druckt Funk - nötig wäre das nicht, aber wenn die Maschine schon mal läuft...

# Ausfallenden - mit Split Pivot ähnlicher Konstruktion

Finanzierung

Um die Produktion der Bikes zu finanzieren, ist eine Startnext-Kampagne (Crowdfunding) gestartet worden. Diese wurde inzwischen wieder eingestellt. Ursprünglich sollten so die ersten 10 Bikes exklusiv vergeben werden. Nun soll vor dem Verkauf eine Erprobung erfolgen, Tim Funk fügt hinzu: “Der Rahmen ist ja momentan noch ein Konzept, das erst mal zum Prototyp aufgebaut wird und dann weiter optimiert werden sollte.”

# Bremsaufnahme - die Oberflächenrauheit ist nach wie vor ein großes Thema bei additiven Fertigungsverfahren. Funktionsflächen müssen zwingend nachbearbeitet werden

# Yoke - einteilig, statt wie häufig fünfteilig hergestellt - und trotzdem hohl

# Es wäre aufwändig - aber es wäre durchaus möglich, diese Wippe konventionell zu fertigen. Man beachte die Geometrieverstellung

Meinung @MTB-News.de

Im ersten Moment glaubten wir ein modifiziertes ION zu sehen, so ähnlich ist der TMF Aeroy. Auf den zweiten entpuppt es sich dann als wirklich spannendes Projekt Made in Germany, genau gesagt im schönen Aalen. Bei komplexen Bauteilen können wir uns die Vorzüge von 3D-Druck durchaus als äußerst hilfreich vorstellen, das kommunizierte Gewicht von 2450 g ohne Dämpfer und Achse wäre für ein Alu-Enduro schon eine ordentliche Ansage. Überraschend erscheint da die doch recht gestylt erscheinende Wippe und die dagegen ganz klassisch (lediglich hohl) ausgeführten Teile Yoke, Ausfallenden und Tretlagerbereich. Sagen wir’s mal so: Mit 3D-Druck geht sicher noch mehr. Wir sind gespannt, wo Tim Funk mit seinem Rahmen diesen Sommer anzutreffen sein wird und wünschen der jungen Firma alles Gute! Der Claim “weltweit erster Enduro Mountainbike Rahmen mithilfe von 3D-Druck” ist dann doch etwas überzogen – da waren die Briten (Renishaw und Empirecycles) doch 2 Jahre früher dran und gingen deutlich weiter.

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