Díl přehazovačky pro přímou montáž k rámu kola

David Chalupa

Adaptér vznikl jako bakalářská práce. Cílem projektu bylo navrhnout řešení, které umožní připevnit přehazovačku k rámu horského kola novým způsobem.

Tradiční vyměnitelná patka, kterou se přehazovačky k rámům standardně připevňují, není dostatečně tuhá. Nově navržený způsob měl tento problém řešit. Adaptér musel být vyrobitelný na běžné 3D tiskárně typu FDM (například Prusa).

Použité stroje

3D tiskárny Prusa

Použitý materiál

Filamenty:

PLA pro prototypy

PETG pro pokročilejší prototypy

CPE HG100 a ASA pro finální modely

Nástroje:

Nástroje pro očištění výtisků

Závitník pro vrtání závitů

Aku vrtačka

Stručný postup

Popis, co vznikalo v jednotlivých krocích návrhu a realizace daného projektu. Popsáno v první osobě, lépe pochopitelné pro laickou veřejnost.

Zjištění vstupních parametrů

Koncepční řešení

Generativní design

Testování adaptérů

Zhodnocení výsledků

Po zvolení vhodné přehazovačky jsem změřil veškeré potřebné rozměry a síly, které budou na adaptér během provozu působit. Rozměry jsem měřil pomocí posuvného měřítka, a protože se jedná o tvarově složitý díl, vytiskl jsem si pro měření i řadu přípravků.

Pro měření sil, které vznikají předepnutím pružin, které přehazovačka obsahuje, jsem použil jednoduché siloměry. Dynamické síly, které na adaptér působí při jízdě v terénu jsem velmi zjednodušeně spočítal pomocí základních výpočtů použitím impulsu síly.

Po zjištění vstupních parametrů jsem rozpracoval několik konceptů konstrukčních uzlů adaptéru. Ty se týkaly uchycení adaptéru k rámu kola, připevnění přehazovačky k adaptéru a také vedení ovládacího lanka. Některé koncepty jsem vytiskl z PLA pro ověření jejich funkčnosti. Na obrázku jsou vyobrazeny finální řešení jednotlivých konstrukčních uzlů.

Během všech stádií návrhu jsem tisknul různé prototypy ať pro ověření funkčnosti konceptů, testování geometrie a správnosti řazení nebo pro testování v terénu.

Finální model adaptéru jsem vytvořil pomocí generativního designu v softwaru Autodesk Fusion. Tato technologie vytváří součásti optimalizované tak, aby vydržely působení definovaného zatížení při použití minima materiálu. Pro dosažení výsledné součásti touto technologií jsem vyrobil vstupní geometrii. Ta se skládala z těles, které měl program spojit a kterým se má vyhnout, vymodeloval jsem také tvar adaptéru, kterému se software snažil přiblížit. Po vygenerování jsem modely ještě upravil pro tisk.

Poslední iteraci modelu jsem vytisknul z několika různých materiálů, a hledal jsem adaptér s nejvyšší tuhostí. Tuhost jsem měřil na zařízení, které jsem sestavil pomocí extrudovaných Alu profilů a pár obrobených dílů. Na jednotlivé adaptéry jsem postupně věšel závaží a měřil deformaci, z těchto údajů jsem dopočítával tuhosti adaptérů.

Shrnutí

Výsledkem projektu je funkční adaptér, který umožňuje bezproblémové fungování přehazovačky. Vyrobený díl na kole sám vozím a funguje perfektně. Hlavní výhodou adaptéru je vyšší tuhost oproti původnímu řešení. Další výhodou je jeho snadnost výroby pomocí 3D tisku, takže si v případě nehody a poškozená adaptéru mohu snadno vyrobit nový.

Adaptér je kompatibilní se všemi přehazovačkami Sram Eagle a rámy kol využívající UDH patku. Adaptér se k rámu kola uchycuje pomocí spojovacího materiálu, který nabízí výrobce této konkrétní přehazovačky.

Velké díky patří panu inženýru Křivohlavému, který mi byl nápomocen při řešení jakýchkoli problémů během tisku a návrhu adaptéru.