打造全球首款采用 3D 打印钛合金连接件、实现一体化单体式外观并完整集成电池的钛合金自行车车架。

在开发过程中，如何将来自亚洲的创新技术引入中欧，同时兼顾成本效率，是项目面临的主要挑战之一。

拥有悠久历史的自行车制造商 Möve，提出利用增材制造（AM）技术生产自行车车架管材之间连接件的方案。为了实现这一技术突破，Möve 对多个潜在合作伙伴进行了评估，并希望找到一家能够同时在成本效率、设计能力和产品性能方面提供支持的制造合作伙伴。

易加增材团队重点围绕连接件生产的成本结构进行优化，同时确保该项目未来能够扩展至批量生产。通过这一方案，并协助 Möve 解决此前从未制造过的钛合金车架管材问题，项目开发周期至少缩短了四个月，最终成功打造出一款全新的、具有鲜明特色的电动自行车车架，同时保留了最初设定的一体化单体式设计理念。

该项目展现了金属 3D 打印技术在自行车行业中的应用潜力，同时也体现了多方工程团队协同合作所带来的价值。对于交通出行行业而言，充分认识传统制造方式所面临的挑战至关重要，这将推动企业重新思考和设计零部件的生产方式，从而打造更高质量、更耐用，并能够提升终端用户体验的产品。

Möve 简介

Möve 是一家拥有悠久历史的德国图林根州企业，自 1897 年以来一直将先进工程技术与高品质制造相结合。

目前，公司生产基地位于德国图林根州 Katharinenberg。Möve 十分重视 **“德国制造（Made in Germany）”**理念，从产品开发初期直至最终成品，都按照严格的质量标准进行制造。

Möve 通过设计、工程研发和创新解决方案，致力于打造能够适应不同用户需求的理想电动自行车。

通过执行严格的四眼原则（Four-Eyes Principle，即双人审核机制），Möve 按照工程标准确保产品始终保持较高质量。

项目挑战

Möve 意识到传统自行车行业存在诸多限制，包括：

• 传统车架制造过程中大量依赖人工操作；
• 高度标准化自行车和电动自行车车架需要投入较高的模具成本；
• 年度车架需求量预测不准确可能造成库存和销售损失；
• 复合材料车架在生产和报废过程中存在较大的材料浪费。

该项目的核心目标，是希望在成本上接近亚洲制造的自行车车架，同时利用创新制造技术将部分制造工作重新带回中欧，并使产品性能达到碳纤维车架的水平。

这些目标无疑带来了巨大的技术和成本挑战。

在开发阶段，采购椭圆形、高精度、低公差钛合金管材成为一个重要难题，不仅价格较高，而且采购周期较长。

如果采用传统液压成形工艺生产这些管材，还需要额外开发和制造专用模具，这一成本和时间投入甚至可能使项目在真正启动之前就被迫终止。

解决方案

在明确初始挑战后，团队首先设计了用于连接自行车管材的增材制造连接件（Lugs）。

在尽可能减少材料使用量的同时，Möve 最终选择易加增材作为合作伙伴。易加增材通过先进的打印参数、增材制造经验以及设计支持，使零部件生产成本保持在合理水平。

在这一阶段，工程师 Tobias Spröte 看到了金属增材制造在自行车制造领域的巨大潜力，并将其视为打造全球首款 3D 打印钛合金自行车车架的重要技术路径。

经过双方工程团队的共同研发，Möve 最终确认：

金属粉末床熔融（MPBF™）技术结合高强度 Ti6Al4V 钛合金，是能够同时满足自行车连接件设计、性能以及成本要求的理想制造方案。

易加增材同时协助 Möve 寻找高品质钛合金管材。

为加快项目推进，这些钛管也由易加增材使用大型金属增材制造设备 EP-M650，采用 Ti6Al4V 钛合金材料直接打印制造。

未来在批量生产阶段，这些 3D 打印管材将由液压成形钛管替代。但在项目开发初期，采用增材制造钛管使整体项目周期缩短了约 6 个月，同时避免了昂贵且缺乏灵活性的模具投入。

在众多供应商中，易加增材的优势不仅在于零件打印本身，更在于对后处理阶段可能出现的问题进行系统性考虑并提供解决方案。

Möve 工程团队与易加增材共同开发创新方案，并特别关注如何更加高效地去除和回收打印支撑结构。

双方围绕未来批量生产需求，对相关问题进行了优化。

通过尽可能减少支撑结构，并优化关键打印参数，在打印速度与产品性能之间取得平衡。这种策略不仅提升了后处理效率，也与 Möve 对质量和生产效率的要求保持一致。

与此同时，Möve 在自己的生产基地建立了一套完整、系统的自行车制造工艺链。

其中包括：

• 增材制造零部件后处理；
• 表面处理；
• 机械加工；
• 自行车总装；
• 采用专利粘接技术连接各个结构。

这种制造方式也使自行车在未来更容易维修和回收，相较于传统碳纤维自行车，能够以更加经济和环保的方式实现维护。

易加增材德国公司副总经理 Enis Jost 表示：

“成本结构主要取决于设备运行时间、所采用工艺参数的成熟程度以及由此决定的打印速度。

由于制造这些连接件所使用的材料只有几克，加上易加增材设备生产效率的提升，因此原材料成本在该案例中的影响相对较小。

与此同时，增材制造用钛合金粉末的成本也在持续下降，使整体商业模式更加具有吸引力。此外，易加增材的工艺生产效率也在不断提升。”

图 1——控制软件界面，展示 EP-M400 四激光系统中的打印任务及打印时间

项目成果

金属 3D 打印技术与三维工程设计能力的结合，为该项目带来了显著收益，包括降低成本、提升产品质量、提高生产效率以及增强可持续性。

成本降低

该项目特别适用于具有经济可行性的批量生产，可以减少传统大批量标准化自行车及电动自行车车架生产中所需要的前期投入。

通过采用更大的层厚参数以及多种设备配置方案，易加增材能够根据客户需求提供针对性的制造方案，从而降低：

• 零件制造成本；
• 库存成本；
• 供应链成本；

同时还支持根据用户需求进行按需定制自行车生产。

材料性能提升

通过对 Ti6Al4V 钛合金等材料进行准确分析并合理应用，Möve 能够在整个生产过程中保持较高的性能标准，从而确保最终产品具有良好的：

• 稳定性；
• 功能性；
• 耐久性。

该材料具有出色的综合性能，因此非常适合此类自行车结构应用。

提升设计自由度

金属增材制造技术结合双方工程团队的设计经验，使复杂几何结构成为可能，也帮助 Möve Avian 电动自行车实现了独特的一体化单体式车架外观。

与此同时，电池集成并没有因为结构设计而受到影响。

电池被巧妙隐藏在钛合金下管内部，从而进一步提升了电动自行车整体外观和功能性。

增材制造还能够加快设计迭代速度，使每一轮设计都能够快速进入制造验证阶段，从而缩短整体开发周期，并在需要时实现针对骑行者个人需求的定制自行车设计。

图 2——金属 3D 打印钛合金后叉端（Dropout）

这些成果得益于目前成熟且高效的 Ti6Al4V 增材制造工艺。

根据原文，该工艺生产效率至少达到部分市场竞争方案的两倍。因此，易加增材能够为客户提供更加具有竞争力的成本结构，不仅适用于原型开发阶段，在进一步进入增材制造批量生产阶段时优势更加明显。

图 3——3D 打印钛合金连接件与液压成形椭圆钛管连接后的效果，实现自行车一体化单体式外观

Möve 数据：M 码车架重量为 1.480 kg。

Möve Avian 基于金属 3D 打印实现的主要特点

德国制造

从设计、工程开发到制造，每个环节都贯彻 **“德国制造（Made in Germany）”**标准。

通过近岸制造（Near-shoring）原则重新布局供应链，为自行车行业提供了新的可能性，使制造商能够更加直接地管理供应商。

结合高度自动化的生产方式，可以在当地实现较高产量，同时保持具有竞争力的生产成本。

独特的钛合金表面

通过喷砂等磨料处理工艺，使钛合金表面更加均匀、平滑，并形成统一的哑光视觉效果。

这种独特表面也成为新款 Möve Avian 的标志性设计之一。

重量优化

通过采用轻量化钛合金车架，以及减少打印后支撑结构，实现自行车整体减重。

同时集成 250 Wh 电池后，整车重量仍然控制在约 11.8 kg。

FLEXFIT 技术应用

Möve 团队对连接件和管材之间的粘接腔体以及注胶通道进行了专门设计和优化。

最终，胶粘剂在粘接腔体中的填充率可以达到 98% 以上。

图 4——Avian 电动自行车相关零部件

增材制造正在推动自行车行业未来发展

Möve 进入增材制造领域，不仅代表着自行车车架制造方式的一次重要转变，同时也向整个行业展示了这一技术所能够达到的产品质量和应用潜力。

Möve 正在这一领域建立新的标准，为未来创新铺平道路。

这一转变也充分体现了 Möve 与易加增材双方共同合作和工程经验所发挥的重要作用。

双方正在不断突破自行车车架设计和制造方面的技术边界，并共同推动整个行业向新的制造模式发展。

易加增材德国公司副总经理 Enis Jost 表示：

“当传统自行车制造商开始真正面向增材制造工艺进行设计，并围绕用户个性化需求开发产品时，AM 在自行车行业中的潜力才能得到充分发挥。

这与汽车、摩托车等具有较强用户情感属性的产品类似。

可以使用的材料包括 Scalmalloy®、钛合金等高性能材料，也可以使用传统铸造领域常见的 AlSi10Mg 铝合金，甚至不锈钢。”

这一制造方式尤其适合自行车零部件，例如：

车把控制杆、夹具、变速部件、脚踏等。

原文指出，这类产品当前典型年产量可达到约 10,000 件。

为了进一步开发 MPBF™ 技术在自行车及交通出行领域的市场潜力，Enis Jost 表示：

“易加增材工程团队愿意为各类交通出行企业提供支持，通过开发适合金属增材制造的生产工艺，帮助客户实现性能和成本目标。

同时，这一制造模式也能够遵循近岸制造原则，并满足市场对于个性化产品以及企业内部自主生产不断增长的需求。”

此外，易加增材还会针对客户项目进行标准化成本评估以及基础设计审核。

由于设备采用高度开放的系统架构，客户在设备安装后还可以基于易加增材提供的工艺，自主开发属于自己的知识产权（IP）和工艺参数，从而进一步提升企业在金属增材制造领域的技术能力。