Боб: Совпали четыре фактора: материал, процесс, производительность и ниша, которую никто не занял. Титан — привлекательный материал для рамы. Высокая прочность, естественная податливость, коррозионная стойкость и срок службы, значительно превосходящий углеродное волокно. Но традиционная конструкция из титана не позволяет создавать правильные аэродинамические профили труб. Баттированные трубы имеют физические ограничения. Невозможно придать им формы, которые требует CFD, когда работаешь с трубами.

Металлическое аддитивное производство полностью устраняет это ограничение. Мы можем напечатать цельную конструкцию с топологически оптимизированной внутренней геометрией, аэродинамическими профилями и решетчатым армированием там, где это необходимо, все за одну печать. Это было просто невозможно при традиционном производстве.

И время выхода на рынок казалось подходящим. Рынок карбоновых шоссейных велосипедов сильно насыщен. Каждый бренд гонится за одной и той же формулой, и продукты становятся все более взаимозаменяемыми. Растет число серьезных райдеров, задающих другие вопросы: Можно ли это отремонтировать? Сохранит ли это свою ценность? Смогу ли я ездить на нем через 15 лет? Никто не отвечал на эти вопросы с помощью правильного высокопроизводительного велосипеда.

Боб: В сегменте высококачественных шоссейных велосипедов всегда приходилось делать выбор. Карбон обеспечивает гоночные характеристики, но он стареет (всегда обновляется), плохо переносит удары, а при структурных повреждениях приходит в негодность. Традиционный титан обеспечивает долговечность и отличное ощущение от езды, но его геометрия ограничена, а аэродинамика скомпрометирована. Ранние проекты 3D-печатных велосипедов были в основном концепт-карами. Они показывали, что возможно, но не были доработанными, готовыми к производству высокопроизводительными велосипедами.

Aero One — это первый велосипед, который находится на пересечении всех трех факторов: аэродинамики, долговечности титана и свободы дизайна, которую обеспечивает 3D-печать металлом.

Боб: В первую очередь, это продукт для долгосрочного владения премиум-класса, хотя в нем присутствуют элементы других категорий. Это не чистокровный гоночный велосипед в том смысле, в каком им является карбоновый спортивный велосипед. Углеродное волокно по-прежнему лучше подходит для этой конкретной цели.

Aero One предлагает велосипед, на котором можно ездить на высоком уровне в течение десяти, двадцати или даже тридцати лет. Его можно ремонтировать, настраивать под вашу геометрию, и, если хотите, передавать по наследству. Технология передовая, это видно по дизайну велосипеда, но конечная цель всегда — впечатления от езды и долгосрочные отношения между гонщиком и рамой.

Боб: Титан обладает очень высоким соотношением прочности к весу, что и делает это возможным. Тонкий профиль из титана, особенно с внутренним решетчатым армированием, может выдерживать нагрузки, для которых потребовалось бы гораздо большее поперечное сечение в алюминии или стали. Целями были минимальная лобовая площадь, минимальный вес, достаточная жесткость для высокоинтенсивной езды и соответствующий визуальный язык.

Для проверки мы подвергли раму конечно-элементному анализу напряжений, испытаниям на усталость с 100 000 циклов, статическим нагрузкам и ударным испытаниям на падение.

Вертикальная нагрузка рассчитана на 150 кг, боковая: 80 кг. Вся рама представляет собой единое целое без паяных или сварных соединений, что устраняет слабые места, которые беспокоят людей, когда они видят тонкую секцию.

Боб: Такой подход с интегрированной бутылкой оптимизирует одну переменную: коэффициент лобового сопротивления нижней трубы при установленной бутылке. Но он приводит к компромиссам по всей раме. В итоге вы получаете большую лобовую площадь, большую чувствительность к боковому ветру, увеличенный вес и профиль, который имеет смысл только с этой конкретной бутылкой в этом положении.

Наше моделирование CFD сосредоточилось на общем сопротивлении велосипеда на реалистичных скоростях езды и углах рыскания. На скоростях, которые фактически поддерживают большинство высококлассных гонщиков, тонкая нижняя труба с узко расширенной секцией для бутылки постоянно обеспечивает более низкое общее сопротивление, чем широкий интегрированный подход, и значительно лучше в условиях бокового ветра. Мы сделали минимальное локальное вмешательство в области крепления. Все остальное оптимизировано для полной картины.

Боб: Это была центральная задача всего проекта. Достижение трехстороннего баланса боковой жесткости, аэродинамики и веса в этом узле рулевой трубы заняло большую часть инженерного времени.

Решение внутреннее. Снаружи труба выглядит минималистично, но внутри зона рулевой трубы использует гораздо более плотную титановую решетчатую структуру, с большим количеством материала именно там, где концентрируются изгибающие нагрузки. Переход между рулевой трубой, верхней трубой и нижней трубой представляет собой одну непрерывную 3D-печатную конструкцию без соединений, поэтому нет локальной концентрации напряжений в соединениях. Метод конечных элементов помог определить, где материал был добавлен, а где удален. Мы измерили боковую жесткость по сравнению с эталонными карбоновыми аэродинамическими рамами, и она соответствует.

Боб: Мы не сравниваем с карбоном. Структура затрат совершенно иная, как и то, что вы покупаете. Титановый порошок стоит в разы дороже углеродного волокна за килограмм. Оборудование для 3D-печати металлом, термообработка и прецизионная обработка — все это требует значительных капиталовложений. Инженерные инвестиции, CFD, FEA, топологическая оптимизация, испытания на усталость и работа в аэродинамической трубе являются существенными для продукта первого поколения.

Более уместным сравнением является общая стоимость владения в течение времени. Карбоновый гоночный велосипед обычно выводится из эксплуатации через три-пять лет. Aero One создан для того, чтобы на нем ездили и обслуживали в течение 20 лет. Его можно отремонтировать. Он не разрушается так, как карбон под воздействием многократных ударов и УФ-излучения. При рассмотрении в течение такого срока службы цифры выглядят совершенно по-другому.

Боб: Да, и это один из самых недооцененных аспектов титана как материала для рам. Титан поддается сварке. Повреждения поверхности, такие как царапины и небольшие вмятины, можно отполировать. Трещины или локальные переломы можно сварить лазером и термообработать, восстановив прочность. При более значительных структурных повреждениях локальные участки можно перепечатать и интегрировать.

Повреждения углеродного волокна, расслоение, ударные переломы и усталостные трещины, как правило, необратимы. После нарушения целостности волокнистой матрицы невозможно восстановить структурную целостность. Рама приходит в негодность. В случае с титаном повреждение — это ремонт, а не конец.

Боб: Мы не считаем, что вера — это правильный подход. Мы публикуем инженерные данные: результаты CFD, отчеты о тестах на усталость, данные о весе, данные о структурных нагрузках.

Мы организуем тест-драйвы в ключевых городах, потому что ничто не заменит реальную езду на велосипеде. Мы также работаем со сторонними обозревателями, которые оценят его без PR-фильтра. И структура гарантии тоже является частью этого.

Пожизненное гарантийное покрытие возможно только потому, что мы искренне уверены в долговечности продукта. Для райдеров, которые хотят начать с меньших рисков, наши титановые мелкие детали позволяют людям оценить качество изготовления и материал, прежде чем покупать раму.

Боб: Любой конкурент может купить 3D-принтер для металла и титановый порошок. Препятствием является не доступ к оборудованию.

Препятствием являются знания, дизайн и годы итераций.

Работа по топологической оптимизации, сочетание поведения материала, аэродинамических требований CFD и ограничений аддитивного производства в дизайне, который действительно работает для велосипеда, заняла годы испытаний.

Не только это, но и библиотека параметров печати: конкретные комбинации характеристик порошка, температур сборки, скоростей печати и кривых постобработки, которые обеспечивают надежные, последовательные детали.

В довершение всего, знания системного подхода к велосипеду, как жесткость рамы, аэродинамика, управляемость и долговечность взаимодействуют, приходят только от фактического создания и тестирования готовых велосипедов. 

Вы можете скопировать визуальный язык дизайна. Вы не можете обойти глубокую инженерную проработку, лежащую в его основе.

Боб: Непосредственным приоритетом является титановый колесный набор, разработанный для работы с аэродинамическим пакетом Aero One. После этого — полностью интегрированная 3D-печатная кабина, соответствующая геометрии рамы, а не адаптированная из стороннего компонента.

В долгосрочной перспективе мы хотим предложить индивидуальную геометрию в качестве стандарта. Весь смысл аддитивного производства заключается в том, что каждая рама не стоит значительно дороже в производстве с разными размерами. Эта гибкость должна привести к реальной возможности подгонки для каждого гонщика, а не просто раме, которая приближает ваши измерения.

Боб: Оно станет стандартным производственным процессом для высококачественных рам и компонентов. Экономика этой технологии постоянно улучшается: быстрее скорость сборки, ниже стоимость детали и шире выбор материалов. То, что сегодня требует значительных капиталовложений, через десять лет станет более доступным.

В этот момент разговор переходит от «почему 3D-печать?» к «почему бы и нет?». Традиционные и аддитивные подходы будут сосуществовать еще долгое время. Традиционное производство имеет свое место в массовом производстве. Но для высококачественных велосипедов, я думаю, 3D-печать становится ожидаемым методом производства, а не исключительным.