Bob: Quattro cose si sono allineate contemporaneamente: materiale, processo, prestazioni e un vuoto che nessuno aveva colmato. Il titanio è un materiale affascinante per i telai. Elevata resistenza, conformità naturale, resistenza alla corrosione, con una vita a fatica che supera di gran lunga la fibra di carbonio. Ma la costruzione tradizionale in titanio non può fornire profili di tubi aerodinamici adeguati. I tubi a spessore differenziato hanno limiti fisici. Non puoi scolpire le forme che la CFD richiede quando lavori con i tubi.

La produzione additiva di metalli rimuove completamente questa limitazione. Possiamo stampare una struttura monopezzo con geometria interna ottimizzata per la topologia, profili aerodinamici e rinforzi reticolari dove necessario, tutto in un'unica costruzione. Questo non era semplicemente possibile con la costruzione tradizionale.

E il momento del mercato sembrava giusto. Lo spazio delle bici da strada in fibra di carbonio è profondamente saturo. Ogni marchio insegue la stessa formula, e i prodotti sono sempre più intercambiabili. Un numero crescente di ciclisti seri si sta ponendo domande diverse: può essere riparata? Manterrà il suo valore? Posso ancora usarla tra 15 anni? Nessuno rispondeva a queste domande con una bici ad alte prestazioni.

Bob: C'è sempre stata una scelta forzata nelle bici da strada di fascia alta. Il carbonio offre prestazioni da corsa, ma invecchia (si aggiorna sempre), non sopporta bene gli impatti e, quando è strutturalmente compromesso, è finito. Il titanio tradizionale offre longevità e un'ottima sensazione di guida, ma la geometria è limitata e l'aerodinamica è compromessa. I primi progetti di bici stampate in 3D erano per lo più veicoli concettuali. Mostravano cosa fosse possibile, ma non erano bici da prestazione raffinate e pronte per la produzione.

L'Aero One è la prima bici che si trova all'intersezione di tutti e tre: aerodinamica, la durata del titanio e la libertà di progettazione che la stampa 3D del metallo consente.

Bob: È principalmente un prodotto di fascia alta destinato a una proprietà a lungo termine, anche se ne porta elementi degli altri. Non è una bici da corsa pura come lo è una bici ad alte prestazioni in carbonio. La fibra di carbonio è ancora più adatta a quel specifico obiettivo.

Ciò che l'Aero One offre è una bici che puoi guidare a un livello elevato per uno o due decenni, o tre. Una che può essere riparata, personalizzata in base alla tua geometria e, se lo desideri, tramandata. La tecnologia è all'avanguardia, visibile nel design della bici, ma l'obiettivo finale è sempre l'esperienza di guida e il rapporto a lungo termine tra ciclista e telaio.

Bob: Il titanio ha un rapporto resistenza-peso molto elevato, il che rende possibile tutto ciò. Un profilo sottile in titanio, soprattutto con rinforzo reticolare interno, può sopportare carichi che richiederebbero una sezione trasversale molto più grande in alluminio o acciaio. Gli obiettivi erano: area frontale minima, peso minimo, rigidità sufficiente per la guida ad alta intensità e il linguaggio visivo che ne deriva.

Per la convalida, abbiamo sottoposto il telaio ad analisi delle sollecitazioni FEA, test di fatica a 100.000 cicli, test di carico statico e di impatto.

Il carico verticale è valutato a 150 kg, laterale: 80 kg. L'intero telaio è un pezzo unico senza giunzioni brasate o saldate, il che elimina i punti deboli che preoccupano le persone quando vedono una sezione sottile.

Bob: Questo approccio integrato con la borraccia ottimizza una variabile: il coefficiente di resistenza del tubo obliquo quando è montata una borraccia. Ma introduce compromessi su tutto il telaio. Si finisce con un'area frontale più grande, una maggiore sensibilità al vento laterale, un peso aggiuntivo e un profilo che ha senso solo con quella specifica borraccia in quella posizione.

La nostra modellazione CFD si è concentrata sulla resistenza dell'intera bicicletta a velocità di guida e angoli di imbardata realistici. Alle velocità che la maggior parte dei ciclisti di fascia alta effettivamente mantiene, un tubo obliquo sottile con una sezione del portaborraccia leggermente allargata offre costantemente una resistenza complessiva inferiore rispetto all'approccio integrato ampio, ed è significativamente migliore in condizioni di vento laterale. Abbiamo apportato l'intervento locale minimo nella zona del portaborraccia. Tutto il resto è ottimizzato per il quadro completo.

Bob: È stata la sfida centrale dell'intero progetto. Ottenere il giusto equilibrio a tre vie tra rigidità laterale, aerodinamica e peso in quella giunzione del tubo di sterzo è dove è andata la maggior parte del tempo di ingegneria.

La soluzione è interna. Dall'esterno, il tubo appare minimale, ma internamente la zona del tubo di sterzo utilizza una struttura reticolare in titanio a densità molto più elevata, con più materiale esattamente dove si concentrano i carichi di flessione. La transizione tra tubo di sterzo, tubo orizzontale e tubo obliquo è una struttura stampata in 3D continua senza giunti, quindi non c'è una concentrazione di sollecitazioni localizzata alle connessioni. La FEA ha guidato dove il materiale è stato aggiunto e rimosso in tutto il processo. Abbiamo misurato la rigidità laterale rispetto a telai aero in carbonio di riferimento, e regge il confronto.

Bob: Non ci paragoniamo realmente al carbonio. La struttura dei costi è completamente diversa, e così lo è ciò che si sta acquistando. La polvere di titanio costa più volte della fibra di carbonio per chilogrammo. Le attrezzature per la stampa 3D in metallo, il trattamento termico e la finitura di precisione richiedono tutti un capitale significativo. L'investimento ingegneristico, CFD, FEA, ottimizzazione topologica, test di fatica e lavoro in galleria del vento è sostanziale per un prodotto di prima generazione.

Il confronto più rilevante è il costo totale di proprietà nel tempo. Una bici da corsa in carbonio viene tipicamente ritirata in tre o cinque anni. La Aero One è costruita per essere usata e mantenuta per 20 anni. Può essere riparata. Non si degrada come il carbonio sotto impatti ripetuti ed esposizione ai raggi UV. Se si guarda a quella durata, i numeri sembrano completamente diversi.

Bob: Sì, e questo è uno degli aspetti più sottovalutati del titanio come materiale per telai. Il titanio è saldabile. Danni superficiali come graffi e piccole ammaccature possono essere lucidati. Crepe o fratture localizzate possono essere saldate al laser e trattate termicamente, con recupero della resistenza. Per danni strutturali più significativi, sezioni localizzate possono essere ristampate e integrate.

I danni alla fibra di carbonio, la delaminazione, le fratture da impatto e le crepe da stress sono generalmente irreversibili. Una volta che la matrice di fibre è compromessa, non si può ripristinare l'integrità strutturale. Il telaio è finito. Con il titanio, il danno è un lavoro di riparazione, non un punto finale.

Bob: Non crediamo che la fede sia il giusto approccio. Pubblichiamo i dati ingegneristici: risultati CFD, rapporti di test di fatica, dati sul peso, dati sui carichi strutturali.

Stiamo creando opportunità di test ride in città chiave, perché nulla sostituisce l'esperienza di guida della bicicletta. Stiamo anche lavorando con recensori di terze parti che la valuteranno senza filtri PR. E la struttura della garanzia ne fa parte.

La copertura di riparazione a vita è possibile solo perché siamo sinceramente fiduciosi nella durabilità del prodotto. Per i ciclisti che desiderano un'introduzione meno impegnativa, i nostri piccoli componenti in titanio consentono alle persone di sperimentare la qualità di produzione e il materiale prima di impegnarsi con un telaio.

Bob: Qualsiasi concorrente può acquistare una stampante 3D in metallo e polvere di titanio. La barriera non è l'accesso alle attrezzature.

La barriera è la conoscenza, il design e anni di iterazione.

Il lavoro di ottimizzazione topologica, che combina il comportamento dei materiali, i requisiti aerodinamici CFD e i vincoli della produzione additiva in un design che funzioni effettivamente per una bicicletta, ha richiesto anni di prove.

Non solo, ma anche la libreria di parametri di stampa: combinazioni specifiche di caratteristiche della polvere, temperature di costruzione, velocità di stampa e curve di post-elaborazione che producono parti affidabili e coerenti.

Per completare il tutto, la conoscenza dei sistemi dell'intera bicicletta, come la rigidità del telaio, l'aerodinamica, la maneggevolezza e la durata interagiscono, deriva solo dalla costruzione e dal collaudo di biciclette complete.

Puoi copiare il linguaggio visivo di un design. Non puoi abbreviare la profondità ingegneristica che lo sottende.

Bob: La priorità immediata è una ruota in titanio, progettata per funzionare con il pacchetto aerodinamico della Aero One. Dopodiché, un cockpit completamente integrato stampato in 3D abbinato alla geometria del telaio anziché adattato da un componente di terze parti.

A più lungo termine, vogliamo offrire la geometria personalizzata come standard. L'intero punto della produzione additiva è che ogni telaio non costa significativamente di più da produrre con dimensioni diverse. Questa flessibilità dovrebbe tradursi in un'opzione di adattamento reale per ogni ciclista, non solo un telaio che approssima le tue misure.

Bob: Diventerà il processo di produzione standard per telai e componenti di alta gamma. L'economia della tecnologia migliora costantemente: velocità di costruzione più rapide, costi per pezzo inferiori e opzioni di materiali più ampie. Ciò che oggi richiede un significativo investimento di capitale sarà più accessibile tra un decennio.

A quel punto, la conversazione si sposta da "perché stampata in 3D?" a "perché non dovrei?". Gli approcci tradizionali e additivi coesisteranno per molto tempo. La produzione tradizionale ha il suo posto nella produzione di massa. Ma per le biciclette di fascia alta, penso che la stampa 3D diventerà il metodo di produzione atteso, non quello eccezionale.