De meest recente gedocumenteerde opbouw combineert bamboe fineerbuizen met 3D-geprinte PA12-CF knooppunten. Die hybride aanpak is belangrijk: niet elk onderdeel hoeft met dezelfde productiemethode gemaakt te worden.

Een hybride frame

De lange structurele delen van het frame worden opgebouwd uit bamboe fineerbuizen. De complexe aansluitingen zitten in geprinte knooppunten rond onder andere balhoofd, trapas, zadelcluster en dropouts.

Dat geeft beide materialen een duidelijke rol. De buizen zijn geschikt voor de lange verbindingen in het frame. De geprinte delen kunnen hoeken, passingen en verschillende interfaces in één onderdeel samenbrengen.

De vraag is dus niet meer: hoeveel van een fiets kan ik 3D-printen? De interessantere vraag is: waar voegt de vormvrijheid van FDM werkelijk iets toe?

Bamboe fineerbuizen

Voor de prototypes werden MOSO N-Vision bamboe fineerbuizen gebruikt. In het project zijn diameters van 25, 30 en 40 mm onderzocht.

Het gebruik van buizen houdt het concept herkenbaar als een frameconstructie, maar de verbinding met de geprinte delen maakt de geometrie veel vrijer dan bij een klassiek gelast frame.

Die verbinding blijft tegelijk een van de belangrijkste technische aandachtspunten. Passing, lijmoppervlak, toleranties en uitlijning bepalen mee of het geheel zich ook als één constructie gedraagt.

PA12-CF knooppunten

De functionele knooppunten worden met FDM geprint in PA12-CF. In de gedocumenteerde workflow werd gewerkt met een geharde nozzle van 0,6 mm, een gesloten verwarmde printomgeving en instellingen die vooral op consistente laaghechting en functionele sterkte gericht zijn.

Bij zulke onderdelen is materiaalkeuze alleen niet genoeg. Printoriëntatie, wandopbouw, naden en koeling beïnvloeden hoe een onderdeel belast kan worden. Een lug die in CAD sterk oogt kan in de praktijk nog altijd ongunstig georiënteerd zijn ten opzichte van de printlagen.

Daarom probeer ik het onderdeel niet alleen geometrisch te optimaliseren, maar ook rekening te houden met hoe de krachten door het geprinte deel lopen.

Lijmverbindingen en toleranties

De verbinding tussen bamboe en de geprinte lugs gebeurt met epoxy. Tijdens de prototypes bleek dat kleine ontwerpkeuzes hier grote gevolgen hebben.

Meer insteekdiepte geeft meer lijmoppervlak. Een betere passing maakt de verbinding voorspelbaarder. Te ruime toleranties vragen te veel van de lijmlaag, terwijl een te strakke passing assemblage en uitlijning moeilijker maakt.

In latere iteraties werd daarom onder andere gekeken naar diepere verbindingen, nauwkeurigere toleranties en West System 105/206 epoxy.

Parametrisch opgebouwd in Inventor

Het frame wordt parametrisch opgebouwd in Autodesk Inventor. De bedoeling is niet om één fietsmaat perfect vast te leggen, maar om de relaties achter het frame te modelleren.

Als framegeometrie verandert, moeten buislengtes, hoeken en aansluitingen mee kunnen veranderen. De lugs worden daardoor onderdeel van een productfamilie in plaats van losse CAD-bestanden.

Dat maakt ook een toekomstige configurator interessant: niet simpelweg een STL kiezen, maar een framegeometrie instellen en daaruit passende onderdelen genereren.

Wat nog niet bewezen is

Openframe blijft een engineeringexperiment. De combinatie van FDM-onderdelen, bamboe en lijmverbindingen moet nog veel systematischer getest worden op onder andere vermoeiing, kruip, impact, vocht, temperatuur en herhaalde belasting.

Ook de faalwijze is belangrijk. Een onderdeel dat een korte statische test overleeft is daarmee nog geen veilig fietsonderdeel.

Daarom beschouw ik de materiaal- en printkeuzes niet als een bewezen recept, maar als een werkende onderzoeksrichting die per iteratie beter begrepen moet worden.