Prototyp s bionickou konstrukcí z korozivzdorné oceli je plně funkční a ve srovnání s klasickou koloběžkou zcela obstojí. Unikátní koloběžka vznikla na 3D tiskárně Renishaw AM400, která jemný kovový prášek zcela roztaví a následně ho klade do prostorového modelu po vrstvách.

„Náš prototyp se odlišuje hmotností, rám o váze 3,2 kilogramu je zhruba o čtvrtinu lehčí, než kdyby byl vyrobený tradiční metodou. Vedle úspory materiálu, které jsme docílili tím, že součástky jsou odlehčené a duté, jsme položili největší důraz na atraktivní design koloběžky a její výrazný sportovní vzhled,“ uvedl Marek Pagáč, který tým strojních inženýrů z VŠB-TU Ostrava řídí pod hlavičkou centra 3D tisku Protolab.

Při navrhování konstrukce byly uplatněny principy bioniky, tedy oboru, který využívá poznatky ze studia živých organismů a jejich struktur pro vývoj nových technologií. „Chtěli jsme zachovat tuhost rámu a současně snížit hmotnost. Komplikované to bylo zejména u jeho přední části, která je dutá a náročnější pro výrobu. Nakonec jsme vše vyřešili tím, že jsme rám rozdělili a vytiskli čtyři díly, které bylo potřeba znovu svařit,“ vysvětlili Lukáš Jančar a Jakub Měsíček, konstruktéři bionické konstrukce a výpočtáři topologické optimalizace.

Nová cesta

Projekt vzešel ze spolupráce s globální společností Renishaw, která VŠB-TU Ostrava před dvěma roky zapůjčila stroj Renishaw AM 400 pro 3D tisk z kovového prášku. „Těší nás, že to byla právě naše 3D tiskárna, na níž byla vytištěna první koloběžka na světě. Obdobně před dvěma roky z našich technologií přišlo na svět první kolo z titanové slitiny,“ připomíná primáty strojírenské firmy proslulé svým inovativním přístupem Josef Sláma, generální ředitel Renishaw pro Českou republiku.

K nápadu vytisknout koloběžku dospěl tým vylučovací metodou. „Z průzkumu trhu jsme zjistili, že se automobilový koncern BMW zabýval 3D tiskem konstrukce elektromotocyklu a letecký koncern Airbus poukázal na výhody 3D tisku před dvěma roky bionickou konstrukcí motocyklu z lehké kovové slitiny,“ říká Petr Štefek, business development manager Protolabu a mentor týmu.

„Z titanové slitiny 3D tiskem postavila společnost Renishaw rám jízdního kola. Chtěli jsme jít cestou něčeho, co dosud nebylo realizováno. Navíc koloběžky v současné době zažívají obrození, spousta lidí na nich jezdí, což nám také připadalo přitažlivé. Doposud jsme nenarazili na informaci, že by někde ve světě existovalo něco podobného,“ dodává.

Koloběžka na míru

Během testování v areálu univerzity získal vývojářský tým užitečné podněty pro vývoj koloběžky druhé generace, kterou v současné době konstruují. Vývoj inovované koloběžky právě probíhá a v červnu se očekává zahájení výroby 3D tiskem, v srpnu by měla být koloběžka provozuschopná. Nový model bude podle předpokladů představen v říjnu tohoto roku na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně.

Koloběžka z Ostravy ovšem není čistě produktem 3D tisku, ale vznikla také s přispěním tradičních metod. „Svařování jednotlivých dílů rámu v ochranné atmosféře argonu bylo jednou z nich, vedle toho jsme lepili prvky z uhlíkového kompozitu a obráběli funkční plochy. Ty bylo potřeba kromě toho ještě omílat, abychom získali jejich hladký povrch,“ dodal Lukáš Jančar z Technické univerzity Ostrava.

Tvůrci odhadují, že náklady na vývoj a výrobu unikátní koloběžky se pohybují v řádech několika stovek tisíc korun, protože větší část rozpočtu projektu pokrývají režie na rozvoj zkušeností s topologickou optimalizací a navrhováním bionické konstrukce. Pokud by měl být projekt komercializován, pak se s počtem výroby koloběžek cena pravděpodobně sníží.

Výhodou je takzvaná kustomizace, kde lze navrhnout koloběžku skutečně na míru zákazníkovi. Rám lze optimálně propočítat na váhu člověka a konstrukci podřídit ergonomii.