Bob: Τέσσερα πράγματα ευθυγραμμίστηκαν ταυτόχρονα: υλικό, διαδικασία, απόδοση και ένα κενό που κανείς δεν είχε καλύψει. Το τιτάνιο είναι ένα ελκυστικό υλικό για σκελετό. Υψηλή αντοχή, φυσική συμμόρφωση, αντοχή στη διάβρωση, με διάρκεια ζωής στην κόπωση που ξεπερνά τις ανθρακονήματα κατά πολύ. Αλλά η παραδοσιακή κατασκευή τιτανίου δεν μπορεί να προσφέρει σωστά αεροδυναμικά προφίλ σωλήνων. Οι σωλήνες με ενισχύσεις έχουν φυσικά όρια. Δεν μπορείτε να διαμορφώσετε τα σχήματα που απαιτεί η δυναμική υπολογιστική ρευστομηχανική (CFD) όταν εργάζεστε με σωλήνες.

Η μεταλλική προσθετική κατασκευή καταργεί αυτόν τον περιορισμό εντελώς. Μπορούμε να εκτυπώσουμε μια μονοκόμματη δομή με τοπολογικά βελτιστοποιημένη εσωτερική γεωμετρία, αεροδυναμικά προφίλ και ενίσχυση πλέγματος όπου χρειάζεται, όλα σε μια ενιαία κατασκευή. Αυτό απλά δεν ήταν δυνατό με την παραδοσιακή κατασκευή.

Και ο χρόνος της αγοράς φάνηκε σωστός. Ο χώρος των ανθρακονημάτινων ποδηλάτων δρόμου είναι βαθιά κορεσμένος. Κάθε μάρκα κυνηγά την ίδια συνταγή, και τα προϊόντα είναι ολοένα και πιο εναλλάξιμα. Ένας αυξανόμενος αριθμός σοβαρών αναβατών θέτει διαφορετικές ερωτήσεις: Μπορεί αυτό να επισκευαστεί; Θα διατηρήσει την αξία του; Μπορώ να το οδηγήσω ακόμα και σε 15 χρόνια; Κανείς δεν απαντούσε σε αυτές τις ερωτήσεις με ένα σωστό ποδήλατο επιδόσεων.

Bob: Υπήρχε πάντα μια αναγκαστική επιλογή στα ποδήλατα δρόμου υψηλής ποιότητας. Το ανθρακόνημα σας δίνει αγωνιστική απόδοση, αλλά γερνάει (πάντα ανανεώνεται), δεν χειρίζεται καλά τις προσκρούσεις, και όταν είναι δομικά συμβιβασμένο, τελειώνει. Το παραδοσιακό τιτάνιο σας δίνει μακροζωία και εξαιρετική αίσθηση οδήγησης, αλλά η γεωμετρία είναι περιορισμένη και η αεροδυναμική είναι συμβιβασμένη. Τα πρώιμα τρισδιάστατα τυπωμένα έργα ποδηλάτων ήταν κυρίως οχήματα επίδειξης. Έδειχναν τι ήταν δυνατό, αλλά δεν ήταν εκλεπτυσμένα, έτοιμα για παραγωγή ποδήλατα επιδόσεων.

Το Aero One είναι το πρώτο ποδήλατο που βρίσκεται στη διασταύρωση και των τριών: αεροδυναμική, αντοχή του τιτανίου και ελευθερία σχεδιασμού που επιτρέπει η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση.

Bob: Είναι κυρίως ένα προϊόν μακροχρόνιας ιδιοκτησίας υψηλής ποιότητας, αν και φέρει στοιχεία των άλλων. Δεν είναι ένα καθαρά αγωνιστικό ποδήλατο όπως ένα ανθρακονημάτινο ποδήλατο επιδόσεων. Το ανθρακόνημα εξακολουθεί να είναι πιο κατάλληλο για αυτόν τον συγκεκριμένο στόχο.

Αυτό που προσφέρει το Aero One είναι ένα ποδήλατο που μπορείτε να οδηγήσετε σε υψηλό επίπεδο για μια ή δύο, ή τρεις δεκαετίες. Ένα που μπορεί να επισκευαστεί, να προσαρμοστεί στη γεωμετρία σας, και αν θέλετε, να κληροδοτηθεί. Η τεχνολογία είναι αιχμής, ορατή στο σχεδιασμό του ποδηλάτου, αλλά ο τελικός στόχος είναι πάντα η εμπειρία οδήγησης και η μακροχρόνια σχέση μεταξύ αναβάτη και σκελετού.

Bob: Το τιτάνιο έχει πολύ υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος, κάτι που το καθιστά εφικτό. Ένα λεπτό προφίλ από τιτάνιο, ειδικά με εσωτερική ενίσχυση πλέγματος, μπορεί να φέρει φορτία που θα απαιτούσαν πολύ μεγαλύτερη διατομή σε αλουμίνιο ή χάλυβα. Οι στόχοι ήταν η ελάχιστη μετωπική επιφάνεια, το ελάχιστο βάρος, η επαρκής ακαμψία για οδήγηση υψηλής έντασης και η οπτική γλώσσα που το συνοδεύει.

Για την επικύρωση, υποβάλαμε το πλαίσιο σε ανάλυση καταπόνησης FEA, δοκιμές κόπωσης 100.000 κύκλων, δοκιμές στατικού φορτίου και δοκιμές πρόσκρουσης πτώσης.

Η κατακόρυφη φόρτιση είναι ονομαστική έως 150 kg, η πλευρική: 80 kg. Ολόκληρο το πλαίσιο είναι μονοκόμματο χωρίς συγκολλημένες ή κολλημένες ενώσεις, γεγονός που εξαλείφει τα αδύναμα σημεία που προβληματίζουν τους ανθρώπους όταν βλέπουν μια λεπτή διατομή.

Bob: Αυτή η προσέγγιση με ενσωματωμένο μπουκάλι βελτιστοποιεί μια μεταβλητή: τον συντελεστή οπισθέλκουσας του κάτω σωλήνα όταν είναι τοποθετημένο ένα μπουκάλι. Αλλά εισάγει συμβιβασμούς σε ολόκληρο το πλαίσιο. Καταλήγετε σε μεγαλύτερη μετωπική επιφάνεια, μεγαλύτερη ευαισθησία στον πλευρικό άνεμο, πρόσθετο βάρος και ένα προφίλ που έχει νόημα μόνο με αυτό το συγκεκριμένο μπουκάλι σε αυτή τη θέση.

Η μοντελοποίηση CFD μας επικεντρώθηκε στην οπισθέλκουσα ολόκληρου του ποδηλάτου σε ρεαλιστικές ταχύτητες οδήγησης και γωνίες εκτροπής. Στις ταχύτητες που οι περισσότεροι αναβάτες υψηλού επιπέδου διατηρούν στην πραγματικότητα, ένας λεπτός κάτω σωλήνας με ένα στενά διευρυμένο τμήμα κλουβιού παρέχει σταθερά χαμηλότερη συνολική οπισθέλκουσα από την ευρεία ενσωματωμένη προσέγγιση, και είναι σημαντικά καλύτερος σε συνθήκες πλευρικού ανέμου. Κάναμε την ελάχιστη τοπική παρέμβαση στην περιοχή του κλουβιού. Όλα τα άλλα είναι βελτιστοποιημένα για την πλήρη εικόνα.

Bob: Ήταν η κεντρική πρόκληση ολόκληρου του έργου. Η επίτευξη της ισορροπίας τριών παραγόντων – πλευρικής ακαμψίας, αεροδυναμικής και βάρους – σε αυτή τη σύνδεση του λαιμού, ήταν εκεί που αφιερώθηκε το μεγαλύτερο μέρος του μηχανικού χρόνου.

Η λύση είναι εσωτερική. Από έξω, ο σωλήνας φαίνεται ελάχιστος, αλλά εσωτερικά η ζώνη του λαιμού χρησιμοποιεί μια δομή πλέγματος τιτανίου πολύ μεγαλύτερης πυκνότητας, με περισσότερο υλικό ακριβώς εκεί όπου συγκεντρώνονται τα φορτία κάμψης. Η μετάβαση μεταξύ λαιμού, επάνω σωλήνα και κάτω σωλήνα είναι μια ενιαία τρισδιάστατα τυπωμένη δομή χωρίς ενώσεις, οπότε δεν υπάρχει συγκέντρωση τοπικής καταπόνησης στις συνδέσεις. Η FEA καθοδήγησε πού προστέθηκε και αφαιρέθηκε υλικό. Μετρήσαμε την πλευρική ακαμψία σε σύγκριση με τα ανθρακονημάτινα αεροδυναμικά πλαίσια αναφοράς, και αντέχει.

Bob: Δεν συγκρίνουμε πραγματικά με το ανθρακόνημα. Η δομή κόστους είναι εντελώς διαφορετική, όπως και αυτό που αγοράζετε. Η σκόνη τιτανίου κοστίζει πολλαπλάσια των ανθρακονημάτων ανά κιλό. Ο εξοπλισμός μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης, η θερμική επεξεργασία και η ακριβής τελική επεξεργασία απαιτούν σημαντικά κεφάλαια. Η επένδυση σε μηχανική, CFD, FEA, βελτιστοποίηση τοπολογίας, δοκιμές κόπωσης και εργασίες αεροδυναμικής σήραγγας είναι σημαντική για ένα προϊόν πρώτης γενιάς.

Η πιο σχετική σύγκριση είναι το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας με την πάροδο του χρόνου. Ένα αγωνιστικό ποδήλατο από ανθρακόνημα συνταξιοδοτείται συνήθως σε τρία έως πέντε χρόνια. Το Aero One είναι κατασκευασμένο για να οδηγείται και να συντηρείται για 20 χρόνια. Μπορεί να επισκευαστεί. Δεν υποβαθμίζεται με τον τρόπο που το κάνει το ανθρακόνημα υπό επαναλαμβανόμενες κρούσεις και έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία. Όταν εξετάζονται σε όλη αυτή τη διάρκεια ζωής, οι αριθμοί φαίνονται εντελώς διαφορετικοί.

Bob: Ναι, και αυτό είναι μία από τις πιο υποτιμημένες πτυχές του τιτανίου ως υλικού πλαισίου. Το τιτάνιο είναι συγκολλήσιμο. Επιφανειακές ζημιές όπως γρατζουνιές και μικρά βαθουλώματα μπορούν να γυαλιστούν. Ρωγμές ή τοπικά κατάγματα μπορούν να συγκολληθούν με λέιζερ και να υποβληθούν σε θερμική επεξεργασία, με ανάκτηση αντοχής. Για πιο σημαντικές δομικές ζημιές, τοπικά τμήματα μπορούν να επανεκτυπωθούν και να ενσωματωθούν.

Οι ζημιές σε ανθρακόνημα, η αποκόλληση, το κάταγμα από πρόσκρουση και η ρωγμάτωση λόγω καταπόνησης είναι γενικά μη αναστρέψιμες. Μόλις ο πίνακας ινών υποστεί βλάβη, δεν μπορείτε να αποκαταστήσετε τη δομική ακεραιότητα. Το πλαίσιο τελειώνει. Με το τιτάνιο, η ζημιά είναι μια εργασία επισκευής, όχι ένα τέλος.

Bob: Δεν πιστεύουμε ότι η πίστη είναι το σωστό πλαίσιο. Δημοσιεύουμε τα μηχανικά δεδομένα: αποτελέσματα CFD, εκθέσεις δοκιμών κόπωσης, αριθμούς βάρους, δεδομένα δομικού φορτίου.

Δημιουργούμε ευκαιρίες δοκιμαστικής οδήγησης σε βασικές πόλεις, γιατί τίποτα δεν υποκαθιστά την πραγματική οδήγηση του ποδηλάτου. Επίσης, συνεργαζόμαστε με τρίτους κριτικούς που θα το αξιολογήσουν χωρίς φίλτρο PR. Και η δομή της εγγύησης είναι επίσης μέρος αυτού.

Η κάλυψη επισκευής εφ' όρου ζωής είναι δυνατή μόνο επειδή είμαστε πραγματικά σίγουροι για την αντοχή του προϊόντος. Για τους αναβάτες που θέλουν μια εισαγωγή με χαμηλότερο ρίσκο, τα μικρά εξαρτήματα τιτανίου μας επιτρέπουν στους ανθρώπους να βιώσουν την ποιότητα κατασκευής και το υλικό πριν δεσμευτούν σε ένα πλαίσιο.

Bob: Οποιοσδήποτε ανταγωνιστής μπορεί να αγοράσει έναν μεταλλικό εκτυπωτή 3D και σκόνη τιτανίου. Το εμπόδιο δεν είναι η πρόσβαση στον εξοπλισμό.

Το εμπόδιο είναι η γνώση, ο σχεδιασμός και τα χρόνια επανάληψης.

Η εργασία βελτιστοποίησης τοπολογίας, συνδυάζοντας τη συμπεριφορά του υλικού, τις απαιτήσεις αεροδυναμικής CFD και τους περιορισμούς της προσθετικής κατασκευής σε ένα σχέδιο που πραγματικά λειτουργεί για ένα ποδήλατο, χρειάστηκε χρόνια δοκιμών.

Όχι μόνο αυτό, αλλά και η βιβλιοθήκη παραμέτρων εκτύπωσης: συγκεκριμένοι συνδυασμοί χαρακτηριστικών σκόνης, θερμοκρασιών κατασκευής, ταχυτήτων εκτύπωσης και καμπυλών μετα-επεξεργασίας που παράγουν αξιόπιστα, συνεπή εξαρτήματα.

Για να το συμπληρώσουμε, η γνώση των συστημάτων ολόκληρου του ποδηλάτου, πώς αλληλεπιδρούν η ακαμψία του πλαισίου, η αεροδυναμική, ο χειρισμός και η αντοχή, προέρχεται μόνο από την πραγματική κατασκευή και δοκιμή πλήρων ποδηλάτων. 

Μπορείτε να αντιγράψετε την οπτική γλώσσα ενός σχεδίου. Δεν μπορείτε να συντομεύσετε το βάθος της μηχανικής που κρύβεται από κάτω.

Bob: Η άμεση προτεραιότητα είναι ένα σετ τροχών από τιτάνιο, σχεδιασμένο να λειτουργεί με το αεροδυναμικό πακέτο του Aero One. Μετά από αυτό, ένα πλήρως ενσωματωμένο τρισδιάστατα εκτυπωμένο cockpit που ταιριάζει με τη γεωμετρία του πλαισίου και όχι προσαρμοσμένο από ένα εξάρτημα τρίτου μέρους.

Μακροπρόθεσμα, θέλουμε να προσφέρουμε προσαρμοσμένη γεωμετρία ως στάνταρ. Ολόκληρο το νόημα της προσθετικής κατασκευής είναι ότι κάθε πλαίσιο δεν κοστίζει σημαντικά περισσότερο για να παραχθεί με διαφορετικές διαστάσεις. Αυτή η ευελιξία θα πρέπει να μεταφραστεί σε μια πραγματική επιλογή εφαρμογής για κάθε αναβάτη, όχι απλώς ένα πλαίσιο που προσεγγίζει τις μετρήσεις σας.

Bob: Θα γίνει η τυπική διαδικασία κατασκευής για σκελετούς και εξαρτήματα υψηλής ποιότητας. Η οικονομία της τεχνολογίας βελτιώνεται συνεχώς: ταχύτερες ταχύτητες κατασκευής, χαμηλότερο κόστος ανά τεμάχιο και ευρύτερες επιλογές υλικών. Αυτό που απαιτεί σημαντικές κεφαλαιουχικές επενδύσεις σήμερα θα είναι πιο προσιτό σε μια δεκαετία.

Σε αυτό το σημείο, η συζήτηση μετατοπίζεται από το "γιατί 3D εκτυπωμένο;" στο "γιατί όχι;". Οι παραδοσιακές και προσθετικές προσεγγίσεις θα συνυπάρχουν για πολύ καιρό. Η παραδοσιακή κατασκευή έχει τη θέση της στην παραγωγή όγκου. Αλλά για ποδήλατα υψηλής ποιότητας, πιστεύω ότι η 3D εκτύπωση γίνεται η αναμενόμενη μέθοδος κατασκευής, όχι η εξαιρετική.