Bob: Quatro coisas se alinharam ao mesmo tempo: material, processo, desempenho e uma lacuna que ninguém havia preenchido. O titânio é um material de quadro atraente. Alta resistência, conformidade natural, resistente à corrosão, com uma vida útil à fadiga que supera a fibra de carbono por uma ampla margem. Mas a construção tradicional de titânio não consegue fornecer perfis de tubo aerodinâmicos adequados. A tubulação com espessura variável tem limites físicos. Você não pode esculpir as formas que a CFD exige quando está trabalhando com tubos.

A manufatura aditiva de metal remove essa restrição completamente. Podemos imprimir uma estrutura de peça única com geometria interna otimizada topologicamente, perfis aerodinâmicos e reforço de treliça onde for necessário, tudo em uma única construção. Isso simplesmente não era possível com a construção tradicional.

E o momento do mercado parecia certo. O espaço das bicicletas de estrada de fibra de carbono está profundamente saturado. Toda marca está perseguindo a mesma fórmula, e os produtos são cada vez mais intercambiáveis. Um número crescente de ciclistas sérios está fazendo perguntas diferentes: Isso pode ser reparado? Manterá seu valor? Ainda posso usá-lo daqui a 15 anos? Ninguém estava respondendo a essas perguntas com uma bicicleta de desempenho adequada.

Bob: Sempre houve uma escolha forçada em bicicletas de estrada de ponta. O carbono oferece desempenho de corrida, mas envelhece (sempre é atualizado), não lida bem com impactos e, quando está estruturalmente comprometido, está acabado. O titânio tradicional oferece longevidade e uma ótima sensação ao pedalar, mas a geometria é limitada e a aerodinâmica é comprometida. Os primeiros projetos de bicicletas impressas em 3D eram principalmente veículos-conceito. Eles mostravam o que era possível, mas não eram bicicletas de desempenho refinadas e prontas para produção.

A Aero One é a primeira bicicleta que se encontra na interseção de todos os três: aerodinâmica, durabilidade do titânio e a liberdade de design que a impressão 3D de metal permite.

Bob: É principalmente um produto de propriedade de longo prazo de alta qualidade, embora carregue elementos dos outros. Não é uma bicicleta de corrida pura da mesma forma que uma bicicleta de desempenho de carbono é. A fibra de carbono ainda é mais adequada para esse objetivo específico.

O que a Aero One oferece é uma bicicleta que você pode usar em alto nível por uma década ou duas, ou três. Uma que pode ser reparada, personalizada à sua geometria e, se quiser, passada para frente. A tecnologia é de ponta, visível no design da bicicleta, mas o objetivo final é sempre a experiência de pilotagem e o relacionamento de longo prazo entre ciclista e quadro.

Bob: O titânio tem uma relação resistência-peso muito alta, o que torna isso possível. Um perfil esguio em titânio, especialmente com reforço interno em treliça, pode suportar cargas que exigiriam uma seção transversal muito maior em alumínio ou aço. Os objetivos eram área frontal mínima, peso mínimo, rigidez suficiente para condução de alta intensidade e a linguagem visual que a acompanha.

Para validação, submetemos o quadro à análise de tensão FEA, testes de fadiga de 100.000 ciclos, teste de carga estática e teste de impacto de queda.

A carga vertical é avaliada em 150 kg, lateral: 80 kg. Todo o quadro é uma peça única, sem junções soldadas ou brasadas, o que elimina os pontos fracos que preocupam as pessoas quando veem uma seção fina.

Bob: Essa abordagem integrada ao bidon otimiza uma variável: o coeficiente de arrasto do tubo inferior quando uma garrafa é montada. Mas introduz compromissos em todo o quadro. Você acaba com uma área frontal maior, mais sensibilidade ao vento lateral, peso adicional e um perfil que só faz sentido com aquela garrafa específica naquela posição.

Nossa modelagem CFD focou no arrasto de toda a bicicleta em velocidades de condução e ângulos de guinada realistas. Nas velocidades que a maioria dos ciclistas de ponta realmente mantém, um tubo inferior esguio com uma seção de suporte ligeiramente alargada oferece consistentemente um arrasto geral menor do que a abordagem integrada ampla, e é significativamente melhor em condições de vento lateral. Fizemos a intervenção local mínima na área do suporte. Tudo o mais é otimizado para a imagem completa.

Bob: Foi o desafio central de todo o projeto. Acertar o equilíbrio trilateral de rigidez lateral, aerodinâmica e peso nessa junção do tubo dianteiro foi onde a maior parte do tempo de engenharia foi gasta.

A solução é interna. Por fora, o tubo parece mínimo, mas internamente a zona do tubo dianteiro usa uma estrutura de treliça de titânio de densidade muito maior, com mais material exatamente onde as cargas de flexão se concentram. A transição entre o tubo dianteiro, o tubo superior e o tubo inferior é uma estrutura contínua impressa em 3D, sem juntas, então não há concentração de tensão localizada nas conexões. A FEA guiou onde o material foi adicionado e removido. Medimos a rigidez lateral em relação aos quadros aerodinâmicos de carbono de referência, e ela se mantém.

Bob: Nós realmente não nos baseamos em carbono. A estrutura de custos é completamente diferente, assim como o que você está comprando. O pó de titânio custa múltiplos do que a fibra de carbono por quilograma. Equipamentos de impressão 3D de metal, tratamento térmico e acabamento de precisão exigem um capital significativo. O investimento em engenharia, CFD, FEA, otimização topológica, testes de fadiga e trabalho em túnel de vento é substancial para um produto de primeira geração.

A comparação mais relevante é o custo total de propriedade ao longo do tempo. Uma bicicleta de corrida de carbono é tipicamente aposentada em três a cinco anos. A Aero One é construída para ser usada e mantida por 20 anos. Ela pode ser reparada. Ela não se degrada da mesma forma que o carbono sob impacto repetido e exposição UV. Quando vista ao longo dessa vida útil, os números parecem completamente diferentes.

Bob: Sim, e este é um dos aspectos mais subestimados do titânio como material de quadro. O titânio é soldável. Danos na superfície como arranhões e pequenas amassados podem ser polidos. Rachaduras ou fraturas localizadas podem ser soldadas a laser e tratadas termicamente, com recuperação da resistência. Para danos estruturais mais significativos, seções localizadas podem ser reimpressas e integradas.

Danos na fibra de carbono, delaminação, fratura por impacto e rachaduras por estresse são geralmente irreversíveis. Uma vez que a matriz de fibra é comprometida, você não pode restaurar a integridade estrutural. O quadro está acabado. Com o titânio, o dano é um trabalho de reparo, não um ponto final.

Bob: Não achamos que "fé" seja o termo certo. Publicamos os dados de engenharia: resultados de CFD, relatórios de teste de fadiga, números de peso, dados de carga estrutural.

Estamos criando oportunidades de test ride em cidades-chave, porque nada substitui realmente andar de bicicleta. Também estamos trabalhando com revisores de terceiros que a avaliarão sem um filtro de relações públicas. E a estrutura de garantia também faz parte disso.

A cobertura de reparo vitalícia só é possível porque confiamos genuinamente na durabilidade do produto. Para ciclistas que desejam uma introdução de menor risco, nossas pequenas peças de titânio permitem que as pessoas experimentem a qualidade de fabricação e o material antes de se comprometerem com um quadro.

Bob: Qualquer concorrente pode comprar uma impressora 3D de metal e pó de titânio. A barreira não é o acesso ao equipamento.

A barreira é o conhecimento, o design e anos de iteração.

O trabalho de otimização topológica, combinando comportamento do material, requisitos aerodinâmicos de CFD e restrições de manufatura aditiva em um design que realmente funciona para uma bicicleta, levou anos de testes.

Não apenas isso, mas a biblioteca de parâmetros de impressão: combinações específicas de características do pó, temperaturas de construção, velocidades de impressão e curvas de pós-processamento que produzem peças confiáveis e consistentes.

Para completar, o conhecimento dos sistemas da bicicleta como um todo, como a rigidez do quadro, a aerodinâmica, o manuseio e a durabilidade interagem, só vem da construção e teste de bicicletas completas.

Você pode copiar a linguagem visual de um design. Você não pode encurtar a profundidade da engenharia por trás dele.

Bob: A prioridade imediata é um conjunto de rodas de titânio, projetado para funcionar com o pacote aerodinâmico da Aero One. Depois disso, um cockpit totalmente integrado, impresso em 3D, correspondente à geometria do quadro, em vez de adaptado de um componente de terceiros.

A longo prazo, queremos oferecer geometria personalizada como padrão. O objetivo principal da manufatura aditiva é que cada quadro não custe significativamente mais para ser produzido com dimensões diferentes. Essa flexibilidade deve se traduzir em uma opção de ajuste real para cada ciclista, não apenas um quadro que se aproxime de suas medidas.

Bob: Torna-se o processo de fabricação padrão para quadros e componentes de alta qualidade. A economia da tecnologia melhora consistentemente: velocidades de construção mais rápidas, custo menor por peça e opções de materiais mais amplas. O que hoje exige um investimento de capital significativo será mais acessível em uma década.

Nesse ponto, a conversa muda de "por que impresso em 3D?" para "por que não?". As abordagens tradicional e aditiva coexistirão por muito tempo. A fabricação tradicional tem seu lugar na produção em volume. Mas para bicicletas de ponta, acho que a impressão 3D se tornará o método de fabricação esperado, não o excepcional.