自行车产业,正在焕发新生机！

越来越多的制造商重新在欧洲生产自行车。由塑料制成的框架和自动化生产将带来一股新鲜空气。

欧洲的自行车市场正在蓬勃发展。这主要是由于对脚踏电动自行车的需求增加，即所谓的脚踏车--在白话中也被称为电动自行车。同时，自新冠大流行开始以来，通往远东的已有供应链已被打乱，货运成本急剧上升。那么，为什么不在欧洲和德国再多生产一些呢？事实上，这一趋势是清晰可见的。越来越多的自行车在欧洲被组装起来。但是零件生产的能力也在扩大。现在有很多这样的例子。美国公司Cannondale去年扩大了其在荷兰的生产。制造商Puky的儿童车轮从框架生产到喷漆和组装都在德国制造，公司正在波兰增设一家工厂。来自下萨克森州的山地自行车专家Nicolai也自己生产车架，并在Mehle生产其自行车。特别是用铝作为框架材料，这是一个例外的情况。

目前，欧洲生产的自行车车架主要来自葡萄牙。近年来，在欧盟的补贴下，在那里建立了生产设施，其中2020年已经生产了270万个车架。到2022年，这一数字预计将大幅增加。碳纤维框架的生产也在那里开始。客户主要来自西班牙、法国和德国。例如，自2018年以来，Riese & Müller公司的一些框架在葡萄牙生产。最近几个月，在保加利亚、匈牙利和波兰也建立了工厂。这部分是在亚洲制造商的支持下完成的，他们希望通过当地的补贴在欧洲市场建立自己的地位。

处理自行车和轻型电动车的Extra Energy协会的第一任主席、踏板车专家Hannes Neupert谈到了"大规模的再生产"。他认为这在用塑料生产框架方面的潜力越来越大，因为不再需要耗时的管状元件的焊接。Neupert估计，在短短几年内，80％的自行车将由塑料注射成型制成。在价格、功能、生态和功能整合方面，他认为目前没有比这个更好的解决方案。他不仅想到了自行车车架，还想到了用塑料制成的车轮的系列化生产。据Neupert说，另一方面，增材制造将倾向于保留给昂贵的定制产品。但是，是什么让这位行业专家如此确信，注塑塑料车架将征服自行车和脚踏车的大众市场？"沃尔沃公司当年的想法是正确的，但是出现在了错误的时间，他们当时没有合适的材料，"Neupert说，他也确认，20世纪80年代的第一辆大规模生产的注射成型自行车名为Itera。同时，这位专家认为在生产塑料制成的模型方面取得了令人鼓舞的进展。目前，CIP Mobility、Igus和Plastic Innovation等公司与V Frames公司一起，正在追求用塑料制成的自行车和脚踏车的生产方法。

项目的开发团队包括Plastic Innovation、V Frames、Coleo Design、Akro Plastic、机器制造商Engel Austria和林茨的Johannes Kepler大学的聚合物产品工程研究所（IPPE）。项目团队特意选择了"波浪"几何形状，这是最具挑战性的车架几何形状，因为没有上管。IPPE的塑料创新管理合伙人和高级科学家Umut Cakmak负责研究和开发，重点是数字组件设计。他解释说："如果这种几何形状的设计和实现能够在结构上和程序上满足要求，所有其他的自行车车架类型也可以用这个过程实现。" 所涉及的公司依靠的是流体辅助注塑工艺-具体而言，是内部水压注塑工艺。这使得空心扭转刚性管的几何形状可以快速和非常有效地生产。粗略描述一下，在这个过程中，注塑模具的零件腔首先被完全填充了塑化的塑料熔体。当模具表面的外缘层凝固后，型材中心的熔融塑料在内部水压的作用下再次移出部件腔，例如进入所谓的溢出腔。最后，空心型材从模具中落下。在可持续性方面，由热塑性复合材料制成的自行车车架也比以前由铝、钢或热固性预浸料制成的车架有很大优势。据Cakmak称，与传统的铝制框架相比，二氧化碳排放量减少了50％以上。

 这些并不是唯一的优势。注塑成型工艺也为设计、功能整合和高效的批量生产提供了更大的自由度和新的可能性。Cakmak强调说："完全自动化的工艺有可能使自行车车架生产回到欧洲。为此，将在图林根州的V Frames公司建立一个年产400万个框架的生产设施。来自路德维希堡的保时捷子公司MHP（管理和IT咨询公司），专门从事生产流程，正在帮助实现自动化。"V Frames公司的总经理Michael Müller解释说："我们与MHP公司一起规划了欧洲最大的框架工厂，我们希望在Schmiedefeld建造这个工厂。机器人专家史陶比尔与自行车制造商Cube在慕尼黑的Automatica展会上展示了高度自动化的自行车生产。可以看到几个机器人，其中一些是移动的，在自行车框架上铣削连接点，组装电池和齿轮，并支持一个装配工组装一个电动车。

中空框架：使用内部水压注塑工艺可以生产非常细长的塑料框架。塑料创新公司的设计在2019年因此获得了创新奖。

自动化：手工劳动仍然主导着自行车生产。在慕尼黑举行的Automatica展会上，机器人专家史陶比尔和自行车制造商Cube展示了这种情况如何改变。

来自科隆的塑料专家易格斯也在汉诺威展会上展示了一款主要由塑料制成的"城市自行车"（见轻量化技术网之前报道）。由于有滑动轴承和摩擦学塑料制成的齿轮，它应该是免维护的，不需要润滑剂就能管理。摩擦学描述了两个材料表面之间的摩擦、润滑和磨损的相互作用。在未来，自行车将由回收的塑料制成，例如，从海里捞出来的塑料。为了实现他的想法，易格斯公司首席执行官弗兰克-布拉斯个人投资了荷兰公司MTRL。根据其自身的信息，这家初创公司已经在其本国的道路上投放了400辆带有塑料框架和车轮的自行车。与易格斯实验室的八人开发团队一起，MTRL目前正在推进塑料自行车的进一步开发。现在自行车上到处都使用轻质和无润滑的高性能塑料，从车轮轴承中的双组分球轴承到座管、刹车杆和踏板中的滑动轴承。单向离合器也是用两个塑料部件实现的。

然而，与其他制造商的塑料自行车相比，易格斯和MTRL的模型看起来也要笨重得多。理由很充分，正如Blase所解释的那样："我们的合作伙伴的车架、车轮和前叉都是'超大'的，这样它们才能安全地运作，特别是在非强化塑料方面。这极大地增加了利用家庭塑料垃圾的可能性"。如果Neupert如愿以偿，今后应将尽可能多的功能整合到塑料框架中。这从挡泥板和行李架开始，延伸到显示器、照明和电池的插座，甚至到电缆管道，其中过塑的电缆线束只能用夹子夹住。"自行车灯仍然像无数年来一样被拧着，而且在运行中几乎总是被错误地调整，"Neupert描述了现状。这可以很容易地通过塑料部件的固定定位来解决。在他看来，慕尼黑的CIP Mobility公司最好地解决了这个问题。该公司通过其Mocci品牌，制造所谓的"智能踏板车"（SPV），即各种设计的踏板动力车。这里，框架也是由可回收的高性能聚酰胺制成。诺伊贝尔解释说："CIP的内部框架是一体式建造的。然后，它被装上了聚碳酸酯外壳的颜色，如果有必要，几年后就会被更换。" 但铝业部门也在发生一些事情。例如，Mokumono公司希望将来在阿姆斯特丹制造高度自动化的自行车，并依靠铝板制成的半壳。这也将简化生产过程。除其他事项外，建筑的长使用寿命应该是为了确保可持续性。那么Neupert是如何评估增材制造工艺的使用的呢？"以今天的3D打印技术，我没有看到大众市场的任何潜力，"他判断。对他来说，这更像是定制的东西，例如手工焊接的框架-换句话说，为富有的人服务。对于流动性市场，他预计目前几乎没有任何重大的推动力。"在能源方面也没有什么意义，因为我需要大量的能量用于激光融化材料。他指出：“对于热塑性塑料，我可以在相对较低的温度下熔化，并在机器中进行一次加工，我只需要一小部分的能量。然而，由于3D打印历史很短，从长远来看，这可能发生变化。”

编辑：FF