Bob: Fyra saker sammanföll samtidigt: material, process, prestanda och ett tomrum ingen hade fyllt. Titan är ett fascinerande rammaterial. Hög hållfasthet, naturlig följsamhet, korrosionsbeständighet, med en utmattningslivslängd som vida överträffar kolfiber. Men traditionell titankonstruktion kan inte leverera korrekt aerodynamiska rörprofiler. Buttede rör har fysiska begränsningar. Du kan inte skulptera de former som CFD kräver när du arbetar med rör.

Additiv metalltillverkning eliminerar helt den begränsningen. Vi kan printa en enhetlig struktur med topologioptimerad intern geometri, aeroprofiler och gitterförstärkning där det behövs, allt i en enda byggprocess. Det var helt enkelt inte möjligt med traditionell konstruktion.

Och marknadstimingen kändes rätt. Kolfiberlandsvägscykelmarknaden är djupt mättad. Varje märke jagar samma formula, och produkterna är alltmer utbytbara. Ett växande antal seriösa cyklister ställer andra frågor: Kan den här repareras? Kommer den att behålla sitt värde? Kan jag fortfarande cykla på den om 15 år? Ingen besvarade de frågorna med en riktig prestandacykel.

Bob: Det har alltid funnits ett tvångsmässigt val när det gäller high-end landsvägscyklar. Kolfiber ger dig race-prestanda, men den åldras (uppdateras alltid), tål inte stötar väl, och när den är strukturellt komprometterad är den utgången. Traditionell titan ger dig lång livslängd och en fantastisk körkänsla, men geometrin är begränsad och aerodynamiken är komprometterad. Tidiga 3D-printade cykelprojekt var mestadels konceptfordon. De visade vad som var möjligt, men var inte förfinade, produktionsfärdiga prestandacyklar.

Aero One är den första cykeln som befinner sig i skärningspunkten mellan alla tre: aerodynamik, titanens hållbarhet och den designfrihet som 3D-printing av metall möjliggör.

Bob: Det är i första hand en högkvalitativ, långsiktig ägarprodukt, även om den innehåller element från de andra. Det är inte en renodlad racercykel på samma sätt som en kolfiberprestandacykel är. Kolfiber lämpar sig fortfarande bättre för det specifika målet.

Vad Aero One erbjuder är en cykel du kan cykla på en hög nivå i ett eller två, eller tre decennier. En som kan repareras, anpassas till din geometri och, om du vill, ärvas. Tekniken är banbrytande, synlig i cykelns design, men slutmålet är alltid körupplevelsen och den långsiktiga relationen mellan cyklist och ram.

Bob: Titan har ett mycket högt hållfasthet-till-viktförhållande, vilket är vad som gör detta möjligt. En smal profil i titan, särskilt med intern gitterförstärkning, kan bära laster som skulle kräva ett mycket större tvärsnitt i aluminium eller stål. Målen var minimal frontyta, minimal vikt, tillräcklig styvhet för högintensiv cykling och det visuella språket som följer med det.

För validering utsatte vi ramen för FEA-spänningsanalys, 100 000-cyklers utmattningstestning, statisk belastning och droppslagstestning.

Den vertikala belastningen är klassad till 150 kg, lateral: 80 kg. Hela ramen är ett stycke utan lödda eller svetsade skarvar, vilket eliminerar de svaga punkter som oroar människor när de ser en tunn sektion.

Bob: Denna flaskhållarintegrerade strategi optimerar en variabel: underrörets luftmotståndskoefficient när en flaska är monterad. Men den introducerar kompromisser över hela ramen. Du får en större frontyta, större känslighet för sidvind, ökad vikt och en profil som egentligen bara är meningsfull med den specifika flaskan i den positionen.

Vår CFD-modellering fokuserade på hela cykelns luftmotstånd vid realistiska körhastigheter och giromoment. Vid de hastigheter som de flesta avancerade cyklister faktiskt uppnår, ger ett smalt underrör med en smalt vidgad sektion för flaskhållaren konsekvent lägre totalt luftmotstånd än det breda integrerade tillvägagångssättet, och det är betydligt bättre i sidvindsförhållanden. Vi gjorde det minimala lokala ingreppet vid flaskhållarområdet. Allt annat är optimerat för helhetsbilden.

Bob: Det var den centrala utmaningen i hela projektet. Att få den tredubbla balansen mellan lateral styvhet, aerodynamik och vikt rätt i styrhuvudets koppling var där majoriteten av ingenjörstiden gick.

Lösningen är intern. Från utsidan ser röret minimalt ut, men invändigt använder styrhuvudzonen en mycket tätare titanlådstruktur, med mer material exakt där böjningslaster koncentreras. Övergången mellan styrhuvud, överrör och underrör är en kontinuerlig 3D-printad struktur utan skarvar, så det finns ingen lokaliserad spänningskoncentration vid anslutningarna. FEA vägledde var material lades till och togs bort överallt. Vi mätte lateral styvhet mot referensramarna av kolfiber, och den håller måttet.

Bob: Vi jämför oss egentligen inte med kolfiber. Kostnadsstrukturen är helt annorlunda, liksom vad du köper. Titanpulver kostar multipelt mer per kilogram än kolfiber. Utrustning för 3D-printing av metall, värmebehandling och precisionsbearbetning kräver alla betydande kapital. Ingenjörsinvesteringen, CFD, FEA, topologioptimering, utmattningstestning och vindtunnelarbete är betydande för en förstegenerationsprodukt.

Den mer relevanta jämförelsen är den totala ägandekostnaden över tid. En racercykel i kolfiber tas vanligtvis ur bruk efter tre till fem år. Aero One är byggd för att cyklas på och underhållas i 20 år. Den kan repareras. Den bryts inte ned på samma sätt som kolfiber gör under upprepade stötar och UV-exponering. Sett över den livslängden ser siffrorna helt annorlunda ut.

Bob: Ja, och detta är en av de mest underskattade aspekterna av titan som rammaterial. Titan är svetsbart. Ytskador som repor och mindre bucklor kan poleras bort. Sprickor eller lokaliserade brott kan lasersvetsas och värmebehandlas, med återhämtning av hållfastheten. För mer betydande strukturella skador kan lokaliserade sektioner skrivas ut på nytt och integreras.

Kolfiberskador, delaminering, slagbrott och spänningssprickor är i allmänhet irreversibla. När fibermatrisen är komprometterad kan du inte återställa den strukturella integriteten. Ramen är färdig. Med titan är skada ett reparationsjobb, inte en slutpunkt.

Bob: Vi tycker inte att tro är rätt ramverk. Vi publicerar ingenjörsdata: CFD-resultat, utmattningstestrapporter, viktsiffror, strukturella belastningsdata.

Vi skapar testkörningsmöjligheter i större städer, eftersom ingenting ersätter att faktiskt cykla på cykeln. Vi samarbetar också med tredjepartsgranskare som kommer att utvärdera den utan ett PR-filter. Och garantistrukturen är också en del av det.

Livstids täckning för reparation är endast möjlig eftersom vi verkligen är övertygade om produktens hållbarhet. För cyklister som vill ha en introduktion med lägre risk, låter våra små titandelar folk uppleva tillverkningskvaliteten och materialet innan de bestämmer sig för en ram.

Bob: Vilken konkurrent som helst kan köpa en metall-3D-skrivare och titanpulver. Barriären är inte tillgången till utrustning.

Barriären är kunskapen, designen och år av iteration.

Topologioptimeringen, som kombinerar materialbeteende, CFD-aero-krav och begränsningar inom additiv tillverkning till en design som faktiskt fungerar för en cykel, tog år av försök.

Inte bara det, utan printparameterbiblioteket: specifika kombinationer av pulveregenskaper, byggtemperaturer, printhastigheter och efterbehandlingskurvor som producerar pålitliga, konsekventa delar.

Dessutom, hela cykelns systemkunskap, hur ramens styvhet, aerodynamik, hantering och hållbarhet interagerar, kommer endast från att faktiskt bygga och testa kompletta cyklar. 

Du kan kopiera det visuella språket i en design. Du kan inte genväga den ingenjörsmässiga djupet under den.

Bob: Den omedelbara prioriteringen är ett titanhjulpaket, utformat för att fungera med Aero Ones aerodynamiska paket. Därefter en helt integrerad 3D-printad cockpit anpassad till ramgeometrin snarare än anpassad från en tredjepartskomponent.

På längre sikt vill vi erbjuda anpassad geometri som standard. Hela poängen med additiv tillverkning är att varje ram inte kostar betydligt mer att producera med olika dimensioner. Den flexibiliteten bör översättas till ett verkligt passningsalternativ för varje cyklist, inte bara en ram som ungefärligt matchar dina mått.

Bob: Det blir standardtillverkningsprocessen för high-end ramar och komponenter. Teknikens ekonomi förbättras konsekvent: snabbare byggtider, lägre kostnad per del och bredare materialalternativ. Det som kräver betydande kapitalinvesteringar idag kommer att vara mer tillgängligt om ett decennium.

Vid den tidpunkten flyttas diskussionen från "varför 3D-printad?" till "varför inte?". De traditionella och additiva tillvägagångssätten kommer att samexistera under lång tid. Traditionell tillverkning har sin plats i volymproduktion. Men för high-end cyklar tror jag att 3D-printing blir den förväntade tillverkningsmetoden, inte den exceptionella.