钛合金焊接难、减重难，这家自行车厂如何用金属3D打印破解？
一、钛合金的材料特性与制造难点
钛合金的优势在于重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀，密度仅为钢的60%，在航空航天、汽车、医疗等领域应用广泛。
但钛合金的制造工艺要求同样突出。航轮科技副总经理杨彦鹏指出，钛材料组成结构特殊，焊接时必须一次达到最精确的角度，几乎没有校正空间；涂装环节也因分子附着性低导致上色不易。这些特性使钛合金自行车制造对操作经验高度依赖，制造成本相应较高。
航轮科技自1992年研发出国内第一台钛合金自行车、创办Hi-Light品牌以来，始终专注高端运动自行车的研发生产。目前，航轮科技已是全球最大的钛合金自行车制造商，每年车架产能近20000件，国内市场占有率达80%，产品覆盖北美、欧洲、东南亚等地区。Hi-Light品牌已形成山地、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。
但即便是这样的行业头部企业，钛合金的加工难题同样需要面对。
二、金属3D打印在小批量定制环节的应用
2023年，航轮科技开始将金属3D打印引入生产体系，定位明确：针对小批量定制产品的开发与制造提供解决方案。
杨彦鹏描述了目前的生产分工模式：“大批量生产上采用精铸，小批量定制产品采用3D打印。这样既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，同时也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。”
以钛合金自行车后上叉Yoke为例，传统制造需经过精密铸造、CNC加工、线切割、焊接、校正到表面处理等多道工序。采用金属3D打印后，该部件可一次一体成形，整版一次性打印38个，用时仅24小时，比传统铸造方式生产效率提升超过60%。
此外，3D打印无需模具即可快速成形的特性，使设计原型验证和优化迭代得以更快完成，从而缩短从设计到市场的响应周期。
三、拓扑优化实现减重与机械性能验证
钛合金的密度一般在4.51g/cm³左右，仅为钢的60%。航轮科技将拓扑优化与3D打印技术结合后，其钛合金车架重量可减至1.4kg，并顺利通过ISO4210-6冲击及疲劳测试。对骑行者而言，更轻的车架意味着在长距离运动中可减少体力消耗。
在机械性能方面，测试数据显示，采用金属3D打印的钛合金自行车零部件，拉伸强度达到1035MPa，屈服强度998MPa，断裂伸长率13.5%。在相同钛合金材料的前提下，相关指标优于普通锻造件，工件使用寿命相应提升。
同时，3D打印一体成形避免了复杂结构焊接可能引入的潜在风险，如焊接残余应力导致的变形、疲劳破坏及螺纹连接不准确等问题。
四、技术赋能高端自行车产品的创新方向
航轮科技目前拥有近20项专利，其技术应用包括内走线和异形管设计，可将刹车系统、变速系统等线组隐藏于车架内部，减少风阻，提升骑行效率。其设计制造方案曾荣获创新奖、金奖、最佳工业设计奖等多项大奖。
3D打印技术的引入，使Hi-Light品牌在保持经典传承的同时，具备了更灵活的产品定制能力，能够以“高定制化”的产品特征响应消费者的多元化需求。这既是制造方式的升级，也为高端自行车产品创新拓宽了空间。