自诞生以来，人类就在不断追寻脚步和视野、身体与思想的双重延伸。从代步工具到专业骑行车，一个个新发明背后，无不是我们渴望走向未知、探索世界的见证。
现代社会里，自行车可以用来运动，可以用来通勤，也可以用来骑行探索生活空间的边界。而金属3D打印技术的加入，使其具备了优化设计、快速成形、小批量生产、个性化定制和减重等重要优势，让大家更关注人与环境、与科技之间的关系，真正用行动去传递绿色环保、可持续发展的理念。
钛合金重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀，被广泛运用于航空航天、汽车、医疗、3C等领域。河北航轮科技有限公司通过不断研究、试验，成功将钛合金焊接技术运用于自行车架、车把等零部件的生产，在1992年自主研发出国内第一台钛合金自行车，并创办国内首个钛合金自行车品牌Hi-Light。
图为航轮科技Hi-Light品牌自行车专卖店。为满足不同功能需求，Hi-Light品牌分为山地、公路、郊游、铁人三项、小轮车、小径车、滑步车等近10个系列、50多种型号规格。
01 3D打印钛合金零件年产将超五万件
钛材料的传统加工过程极其不易。由于钛材料组成结构特殊，在焊接时必须一次到位，一开始就要焊在最精确、最完美的角度，一旦焊接完成，就几乎没有校正空间；而涂装部分，也因为其分子附着性低，造成上色不易。这些工艺难点，都非常考验工艺师傅的经验与手艺，因此大幅提高了制造成本，并反映在产品高昂的价格上。
2023年，航轮科技采用华曙高科激光金属3D打印解决方案FS350M，实现了高端定制与批量生产的完美结合。
“3D打印是高端技术，而且是整个行业发展的大趋势，它正以星星之火燎原的势头，与传统精铸完美结合。
目前，我们在大批量生产上采用精铸，小批量定制产品采用3D打印，它能兼顾自行车产品减重、复杂结构一体成形、高端定制等需求，同时避免了单件或小批量产品制造成本高、环境污染等问题，有效缩短了产品交期，让生产更加高效便捷。”
杨彦鹏
河北航轮科技有限公司，副总经理
按规划，航轮科技采用3D打印技术生产的钛合金自行车零部件年产将超50000件，并将应用于多款型号自行车上，旨在为全球客户提供质量更好、强度更高、更轻便耐用的钛合金自行车产品。
02 加快设计迭代，生产效率提升
对于消费品而言，缩短生产周期将会加快品牌对市场的响应速度，在产品设计与开发环节中，3D打印尤其能满足设计原型的快速迭代，不仅为钛合金自行车零部件带来了设计自由，还能加快产品上市的步伐。
传统方式需经精密铸造、CNC加工、线切割、焊接、校正到表面处理等多道工序，3D打印可实现钛合金自行车部件复杂结构一体成形，节省材料，降低成本，并避免复杂结构焊接带来的潜在风险，如焊接残余应力导致的变形、疲劳破坏，螺纹连接的不准确性等。
钛合金自行车后上叉yoke
打印设备：FS350M-4
打印时间：24小时
打印材料：Ti6Al4V
3D打印自行车后上叉yoke采用华曙高科FS350M-4设备生产，整版一次性打印38个，仅需24小时，比传统铸造生产效率提升超60%。其采用扁平气动管形设计，3D打印一体成形，采用钛合金材质，不仅非常坚固耐用，而且非常轻便，可以减少轮组的扰流对车架的影响，提高骑行舒适性。
03 拓扑优化减重，工件使用寿命长
钛合金的密度一般在4.51g/㎝³左右，仅为钢的60%。采用传统焊接方式制作的钛合金车架较重一些，经拓扑优化与3D打印技术相结合，其重量可减至1.4kg，并成功通过ISO4210-6冲击及疲劳测试，助力骑行者提高速度，在长距离运动时减少体力消耗。
与此同时，在采用相同钛合金材料的情况下，3D打印钛合金的强度和延伸性都要高于普通锻造件。经性能测试，采用华曙高科FS350M-4设备打印的钛合金自行车零部件，具有卓越的机械性能，其拉伸强度、屈服强度及断裂伸长率分别达到1035MPa、998MPa、13.5%，工件使用寿命提升。
04 荣获多项大奖，3D打印为品牌赋能
近年来，航轮科技针对自行车的运动特性，在车架的设计、制造和组装等工艺过程中，尽可能减小风阻，其尖端技术包括内走线和异形管的设计，可以将所有线组包括刹车系统变速系统等隐藏在车架内部，提高骑行效率，目前已经拥有近20项专利，设计制造方案荣获创新奖、金奖、最佳工业设计奖等多项大奖。
