Bob: Có bốn yếu tố đã kết hợp cùng lúc: vật liệu, quy trình, hiệu suất và một khoảng trống chưa ai lấp đầy. Titan là một vật liệu khung hấp dẫn. Độ bền cao, độ đàn hồi tự nhiên, chống ăn mòn, với tuổi thọ mỏi vượt trội so với sợi carbon. Nhưng cấu trúc titan truyền thống không thể mang lại các cấu hình ống aero phù hợp. Ống vát có giới hạn vật lý. Bạn không thể tạo hình các hình dạng mà CFD yêu cầu khi bạn làm việc với ống.

Sản xuất bồi đắp kim loại loại bỏ hoàn toàn hạn chế đó. Chúng tôi có thể in một cấu trúc nguyên khối với hình học bên trong được tối ưu hóa theo topo, cấu hình aero và gia cố lưới ở những nơi cần thiết, tất cả trong một lần chế tạo duy nhất. Điều đó đơn giản là không thể thực hiện được với cấu trúc truyền thống.

Và thời điểm thị trường cảm thấy phù hợp. Không gian xe đạp đường trường sợi carbon đã bão hòa sâu sắc. Mọi thương hiệu đều theo đuổi cùng một công thức, và các sản phẩm ngày càng có thể hoán đổi cho nhau. Một số lượng ngày càng tăng các tay đua nghiêm túc đang đặt những câu hỏi khác nhau: Xe này có thể sửa chữa được không? Nó có giữ được giá trị không? Tôi có thể vẫn đi nó sau 15 năm nữa không? Không ai trả lời những câu hỏi đó với một chiếc xe đạp hiệu suất phù hợp.

Bob: Luôn có một sự lựa chọn bắt buộc đối với xe đạp đường trường cao cấp. Carbon mang lại hiệu suất đua, nhưng nó lão hóa (luôn được cập nhật), nó không chịu va đập tốt, và khi cấu trúc bị hư hỏng, nó sẽ hỏng hóc. Titan truyền thống mang lại tuổi thọ và cảm giác lái tuyệt vời, nhưng hình học bị hạn chế và khí động học bị ảnh hưởng. Các dự án xe đạp in 3D ban đầu chủ yếu là các phương tiện thử nghiệm. Chúng cho thấy những gì có thể, nhưng chưa phải là những chiếc xe đạp hiệu suất tinh chỉnh, sẵn sàng sản xuất.

Aero One là chiếc xe đạp đầu tiên nằm ở giao điểm của cả ba yếu tố: khí động học, độ bền của titan và sự tự do thiết kế mà in 3D kim loại mang lại.

Bob: Đây chủ yếu là một sản phẩm sở hữu lâu dài cao cấp, mặc dù nó mang các yếu tố của những loại khác. Nó không phải là một chiếc xe đạp đua thuần túy như cách mà một chiếc xe đạp hiệu suất carbon là.

Những gì Aero One mang lại là một chiếc xe đạp mà bạn có thể đi ở cấp độ cao trong một thập kỷ hoặc hai, hoặc ba. Một chiếc xe đạp có thể sửa chữa, tùy chỉnh theo hình học của bạn và nếu bạn muốn, có thể truyền lại. Công nghệ này là tiên tiến, thể hiện rõ trong thiết kế của chiếc xe, nhưng mục tiêu cuối cùng luôn là trải nghiệm lái và mối quan hệ lâu dài giữa người lái và khung xe.

Bob: Titanium có tỷ lệ cường độ trên trọng lượng rất cao, điều này làm cho điều này có thể. Một cấu hình mảnh mai bằng titanium, đặc biệt với gia cố lưới bên trong, có thể chịu tải mà sẽ yêu cầu một tiết diện lớn hơn nhiều trong nhôm hoặc thép. Các mục tiêu là diện tích mặt trước tối thiểu, trọng lượng tối thiểu, độ cứng đủ cho việc lái xe cường độ cao, và ngôn ngữ hình ảnh đi kèm với nó.

Để xác nhận, chúng tôi đã đưa khung qua phân tích ứng suất FEA, thử nghiệm mỏi 100.000 chu kỳ, thử nghiệm tải trọng tĩnh và va đập rơi.

Tải trọng dọc được đánh giá ở mức 150 kg, ngang: 80 kg. Toàn bộ khung là một mảnh không có mối hàn hoặc mối nối, điều này loại bỏ các điểm yếu mà mọi người quan tâm khi họ nhìn thấy một phần mỏng.

Bob: Cách tiếp cận tích hợp bình nước đó tối ưu hóa một biến số: hệ số cản của ống dưới khi có bình nước được gắn. Nhưng nó gây ra những sự thỏa hiệp trên toàn bộ khung xe. Bạn sẽ có một diện tích mặt trước lớn hơn, nhạy cảm hơn với gió tạt, trọng lượng tăng thêm và một cấu hình chỉ thực sự có ý nghĩa với bình nước cụ thể đó ở vị trí đó.

Mô hình CFD của chúng tôi tập trung vào lực cản toàn xe ở tốc độ lái thực tế và góc nghiêng. Ở tốc độ mà hầu hết các tay đua cao cấp thực sự duy trì, một ống dưới mảnh mai với phần lồng bình nước hơi mở rộng hẹp liên tục mang lại lực cản tổng thể thấp hơn so với cách tiếp cận tích hợp rộng, và nó tốt hơn đáng kể trong điều kiện gió tạt. Chúng tôi đã thực hiện sự can thiệp cục bộ tối thiểu ở khu vực lồng bình nước. Mọi thứ khác đều được tối ưu hóa cho toàn bộ bức tranh.

Bob: Đó là thách thức trung tâm của toàn bộ dự án. Việc cân bằng ba yếu tố độ cứng ngang, khí động học và trọng lượng đúng ở mối nối ống đầu đó là nơi phần lớn thời gian kỹ thuật đã được dành ra.

Giải pháp nằm bên trong. Từ bên ngoài, ống trông tối giản, nhưng bên trong vùng ống đầu sử dụng cấu trúc lưới titan có mật độ cao hơn nhiều, với nhiều vật liệu hơn chính xác ở nơi các tải trọng uốn tập trung. Sự chuyển tiếp giữa ống đầu, ống trên và ống dưới là một cấu trúc in 3D liên tục không có mối nối, vì vậy không có sự tập trung ứng suất cục bộ tại các mối nối. FEA đã hướng dẫn nơi vật liệu được thêm vào và loại bỏ trong suốt quá trình. Chúng tôi đã đo độ cứng ngang so với các khung aero carbon tiêu chuẩn, và nó vẫn giữ vững.

Bob: Chúng tôi thực sự không so sánh với carbon. Cấu trúc chi phí hoàn toàn khác, và những gì bạn đang mua cũng vậy. Bột titan có giá gấp nhiều lần so với sợi carbon trên mỗi kilôgam. Thiết bị in 3D kim loại, xử lý nhiệt và hoàn thiện chính xác đều đòi hỏi vốn đầu tư đáng kể. Khoản đầu tư kỹ thuật, CFD, FEA, tối ưu hóa cấu trúc liên kết, kiểm tra độ mỏi và công việc trong hầm gió là đáng kể đối với một sản phẩm thế hệ đầu tiên.

So sánh liên quan hơn là tổng chi phí sở hữu theo thời gian. Một chiếc xe đạp đua carbon thường được thay thế trong ba đến năm năm. Aero One được chế tạo để sử dụng và bảo trì trong 20 năm. Nó có thể được sửa chữa. Nó không bị xuống cấp như carbon dưới tác động lặp đi lặp lại và tiếp xúc với tia UV. Khi được xem xét trong suốt vòng đời đó, các con số trông hoàn toàn khác.

Bob: Có, và đây là một trong những khía cạnh ít được đánh giá cao nhất của titan như một vật liệu khung. Titan có thể hàn được. Hư hỏng bề mặt như vết xước và vết lõm nhỏ có thể được đánh bóng. Các vết nứt hoặc vết gãy cục bộ có thể được hàn laser và xử lý nhiệt, với khả năng phục hồi độ bền. Đối với hư hỏng cấu trúc đáng kể hơn, các phần cục bộ có thể được in lại và tích hợp.

Hư hỏng sợi carbon, bong tróc, nứt do va đập và nứt ứng suất thường không thể phục hồi. Một khi ma trận sợi bị tổn thương, bạn không thể khôi phục tính toàn vẹn cấu trúc. Khung xe đã hỏng. Với titan, hư hỏng là một công việc sửa chữa, không phải là một kết thúc.

Bob: Chúng tôi không nghĩ niềm tin là khuôn mẫu đúng đắn. Chúng tôi công bố dữ liệu kỹ thuật: kết quả CFD, báo cáo thử nghiệm độ mỏi, số liệu trọng lượng, dữ liệu tải trọng cấu trúc.

Chúng tôi đang xây dựng các cơ hội lái thử tại các thành phố lớn, bởi vì không có gì thay thế được việc thực sự lái chiếc xe đạp. Chúng tôi cũng đang làm việc với các nhà đánh giá bên thứ ba, những người sẽ đánh giá nó mà không có bộ lọc PR. Và cấu trúc bảo hành cũng là một phần của nó.

Bảo hành sửa chữa trọn đời chỉ có thể thực hiện được vì chúng tôi thực sự tự tin vào độ bền của sản phẩm. Đối với những người lái muốn có một sự giới thiệu ít rủi ro hơn, các bộ phận nhỏ bằng titan của chúng tôi cho phép mọi người trải nghiệm chất lượng sản xuất và vật liệu trước khi cam kết với một khung xe.

Bob: Bất kỳ đối thủ cạnh tranh nào cũng có thể mua máy in 3D kim loại và bột titan. Rào cản không phải là khả năng tiếp cận thiết bị.

Rào cản là kiến thức, thiết kế và nhiều năm lặp lại.

Công việc tối ưu hóa cấu trúc liên kết, kết hợp hành vi vật liệu, yêu cầu khí động học CFD và các hạn chế sản xuất bồi đắp vào một thiết kế thực sự hoạt động cho xe đạp, đã mất nhiều năm thử nghiệm.

Không chỉ vậy, mà còn là thư viện thông số in: các kết hợp cụ thể của đặc tính bột, nhiệt độ chế tạo, tốc độ in và đường cong xử lý hậu kỳ tạo ra các bộ phận đáng tin cậy, nhất quán.

Để hoàn thành, kiến thức hệ thống toàn xe đạp, cách độ cứng khung, khí động học, khả năng xử lý và độ bền tương tác, chỉ có được từ việc thực sự chế tạo và thử nghiệm xe đạp hoàn chỉnh. 

Bạn có thể sao chép ngôn ngữ hình ảnh của một thiết kế. Bạn không thể bỏ qua chiều sâu kỹ thuật bên dưới nó.

Bob: Ưu tiên trước mắt là một bộ vành titan, được thiết kế để hoạt động với gói khí động học của Aero One. Sau đó, một buồng lái in 3D tích hợp hoàn chỉnh được khớp với hình học khung thay vì được điều chỉnh từ một thành phần của bên thứ ba.

Về lâu dài, chúng tôi muốn cung cấp hình học tùy chỉnh làm tiêu chuẩn. Mục đích chính của sản xuất bồi đắp là mỗi khung xe không tốn kém hơn đáng kể để sản xuất với các kích thước khác nhau. Sự linh hoạt đó sẽ chuyển thành một lựa chọn vừa vặn thực sự cho mọi người lái, chứ không chỉ là một khung xe ước tính các số đo của bạn.

Bob: Nó trở thành quy trình sản xuất tiêu chuẩn cho khung và linh kiện cao cấp. Kinh tế của công nghệ liên tục được cải thiện: tốc độ chế tạo nhanh hơn, chi phí mỗi bộ phận thấp hơn và nhiều lựa chọn vật liệu hơn. Điều cần vốn đầu tư đáng kể ngày nay sẽ dễ tiếp cận hơn trong một thập kỷ.

Tại thời điểm đó, cuộc trò chuyện chuyển từ "tại sao in 3D?" sang "tại sao bạn không?". Các phương pháp truyền thống và bồi đắp sẽ cùng tồn tại trong một thời gian dài. Sản xuất truyền thống có vị trí của nó trong sản xuất số lượng lớn. Nhưng đối với xe đạp cao cấp, tôi nghĩ in 3D trở thành phương pháp sản xuất được mong đợi, chứ không phải là phương pháp ngoại lệ.