ボブ氏：材料、プロセス、性能、そして誰も埋めていなかったギャップという4つの要素が同時に揃いました。チタンは魅力的なフレーム素材です。高い強度、自然なコンプライアンス、耐食性、そしてカーボンファイバーをはるかに上回る疲労寿命を持っています。しかし、従来のチタン構造では、適切な空力チューブプロファイルを実現できません。バテッドチューブには物理的な限界があります。チューブを扱う場合、CFDが要求する形状を彫刻することはできません。

金属積層造形は、その制約を完全に排除します。トポロジー最適化された内部形状、エアロプロファイル、必要な部分の格子補強を備えたワンピース構造を、すべて単一のビルドでプリントできます。これは、従来の構造では不可能でした。

そして、市場のタイミングも適切だと感じました。カーボンファイバーロードバイクの分野は深く飽和状態にあります。どのブランドも同じ方式を追求しており、製品はますます相互に交換可能になっています。多くの真剣なライダーが異なる質問をしています。これは修理できるのか？価値を維持できるのか？15年後も乗り続けられるのか？誰もこれらの質問に適切なパフォーマンスバイクで答えていませんでした。

ボブ氏：ハイエンドロードバイクには、常に強制的な選択肢がありました。カーボンはレース性能を提供しますが、劣化し（常に更新され）、衝撃に弱く、構造的に損傷すると使い物にならなくなります。従来のチタンは長寿命と優れた乗り心地を提供しますが、ジオメトリーが制限され、空力性能が損なわれます。初期の3Dプリントバイクプロジェクトは、ほとんどがコンセプト車両でした。可能性を示しましたが、洗練された、生産準備の整ったパフォーマンスバイクではありませんでした。

Aero Oneは、空力性能、チタンの耐久性、金属3Dプリンティングがもたらす設計自由度という3つの要素の交差点に位置する最初のバイクです。

ボブ氏：これは主にハイエンドの長期所有製品ですが、他の要素も含まれています。カーボン製のパフォーマンスバイクのような純粋なレースバイクではありません。その特定の目標には、依然としてカーボンファイバーの方が適しています。

Aero Oneが提供するのは、10年、20年、あるいは30年もの間、高いレベルで乗り続けられるバイクです。修理可能で、ジオメトリーに合わせてカスタマイズでき、必要であれば譲り渡すこともできます。テクノロジーは最先端で、バイクのデザインにもその要素が表れていますが、最終的な目標は常にライディング体験とライダーとフレームの長期的な関係です。

ボブ氏：チタンは非常に高い強度重量比を持っており、これが可能にしています。チタンの細身のプロファイル、特に内部格子補強がある場合、アルミニウムやスチールでははるかに大きな断面積を必要とするような負荷に耐えることができます。目標は、最小の前面面積、最小の重量、高強度のライディングに十分な剛性、そしてそれに伴う視覚的な表現でした。

検証のために、フレームにFEA応力解析、10万サイクル疲労試験、静的負荷および落下衝撃試験を実施しました。

垂直方向の積載量は150kg、横方向は80kgと評価されています。フレーム全体は一体構造で、ろう付けや溶接された接合部がなく、薄い部分を見たときに人々が懸念する弱点を排除しています。

ボブ氏：ボトルケージ一体型のアプローチは、ボトルが取り付けられたときのダウンチューブの抗力係数という1つの変数に最適化されています。しかし、フレーム全体に妥協点が生じます。前面面積が大きくなり、横風の影響を受けやすくなり、重量が増加し、その特定のボトルをその位置に置いた場合にのみ意味をなすプロファイルになってしまいます。

私たちのCFDモデリングは、現実的な走行速度とヨー角におけるバイク全体の抗力に焦点を当てました。ほとんどのハイエンドライダーが実際に維持する速度では、細身のダウンチューブと狭く広げられたボトルケージ部分の方が、幅の広い一体型アプローチよりも一貫して全体的な抗力が低く、横風条件下でははるかに優れています。ボトルケージ部分への局所的な干渉を最小限に抑えました。その他すべては、全体像のために最適化されています。

ボブ氏：それはプロジェクト全体の中心的な課題でした。ヘッドチューブ接合部で横方向の剛性、空力性能、重量の3つのバランスを適切に取ることに、エンジニアリング時間のほとんどが費やされました。

解決策は内部にあります。外見はミニマムに見えますが、内部ではヘッドチューブ周辺に、曲げ荷重が集中する場所に、はるかに高密度のチタン格子構造が使用されています。ヘッドチューブ、トップチューブ、ダウンチューブの間の移行は、継ぎ目のない一体型の3Dプリント構造であるため、接続部に局部的な応力集中はありません。FEAは、材料の追加と削除の場所を全体にわたって誘導しました。ベンチマークのカーボンエアロフレームと比較して横方向の剛性を測定したところ、遜色ありませんでした。

ボブ氏：私たちはカーボンと比較してベンチマークをしていません。コスト構造はまったく異なり、購入するものも異なります。チタン粉末は、カーボンファイバーの1キログラムあたりの何倍ものコストがかかります。金属3Dプリンティング機器、熱処理、精密仕上げにはすべて多大な資本が必要です。エンジニアリングへの投資、CFD、FEA、トポロジー最適化、疲労試験、風洞試験は、第一世代の製品としては相当なものです。

より適切な比較は、長期的な総所有コストです。カーボンレースバイクは通常、3年から5年で引退します。Aero Oneは20年間乗られ、メンテナンスされるように作られています。修理可能です。繰り返し衝撃や紫外線にさらされても、カーボンが劣化するようなことはありません。この寿命全体で見ると、数字はまったく異なって見えます。

ボブ氏：はい、できます。これはフレーム素材としてのチタンの最も過小評価されている側面の1つです。チタンは溶接可能です。傷や小さなへこみなどの表面的な損傷は研磨で取り除くことができます。亀裂や局所的な破損はレーザー溶接と熱処理で強度を回復させることができます。より重大な構造的損傷の場合、局所的な部分を再プリントして統合することができます。

カーボンファイバーの損傷、層間剥離、衝撃破損、応力亀裂は、一般的に不可逆的です。繊維マトリックスが損傷すると、構造的完全性を回復することはできません。フレームは終わりです。チタンの場合、損傷は修理作業であり、終点ではありません。

ボブ氏：私たちは「信頼」という言葉が適切だとは考えていません。私たちはエンジニアリングデータ（CFD結果、疲労試験レポート、重量数値、構造荷重データ）を公開しています。

主要都市で試乗の機会を設けています。なぜなら、実際にバイクに乗ってみることに勝るものはないからです。また、PRフィルターなしで評価してくれる第三者のレビュアーとも協力しています。そして、保証体制もその一部です。

生涯修理保証は、製品の耐久性に真に自信があるからこそ可能なのです。リスクの少ない導入を希望されるライダーのために、当社のチタン製小型部品は、フレームにコミットする前に、製造品質と素材を体験できるようにしています。

ボブ氏：どの競合他社でも、金属3Dプリンターとチタン粉末を購入できます。障壁は機器へのアクセスではありません。

障壁は知識、デザイン、そして長年にわたる反復作業です。

材料挙動、CFDの空力要件、積層造形の制約を組み合わせて、実際に自転車として機能するデザインにするためのトポロジー最適化作業には、何年もの試行錯誤が必要でした。

それだけでなく、プリントパラメーターライブラリもあります。粉末特性、造形温度、プリント速度、後処理曲線の特定の組み合わせで、信頼性があり一貫した部品を製造するものです。

さらに、フレームの剛性、空力性能、ハンドリング、耐久性がどのように相互作用するかという、バイクシステム全体の知識は、実際に完成したバイクを製造しテストすることによってのみ得られます。 

デザインの視覚的な言語はコピーできます。しかし、その下にあるエンジニアリングの深さをショートカットすることはできません。

ボブ氏：差し迫った優先事項は、Aero Oneの空力パッケージと連携するように設計されたチタンホイールセットです。その次は、サードパーティのコンポーネントを流用するのではなく、フレームジオメトリーに合わせて完全に統合された3Dプリント製コックピットです。

長期的には、カスタムジオメトリーを標準で提供したいと考えています。積層造形の本質は、寸法が異なっても、各フレームの製造コストが大幅に増えないことです。この柔軟性により、単に測定値に近いフレームではなく、すべてのライダーに真のフィットオプションが提供されるはずです。

ボブ氏：ハイエンドのフレームやコンポーネントの標準的な製造プロセスになるでしょう。この技術の経済性は着実に向上しています。造形速度が速くなり、部品あたりのコストが低下し、利用可能な材料の選択肢が広がります。現在、多大な設備投資が必要なものが、10年後にはより身近になるでしょう。

その時点で、会話は「なぜ3Dプリントなのか？」から「なぜ3Dプリントではないのか？」へと変化します。従来の製造方法と積層造形は、長期間共存するでしょう。従来の製造方法は量産においてその役割を担っています。しかし、ハイエンドのバイクにおいては、3Dプリンティングが例外的な製造方法ではなく、期待される製造方法になると思います。