CICLO E MOTOCICLO – MOUNTAIN BIKE SU MISURA? È UNA REALTÀ
01/06/2017

La nuova Robot Bike Co. R160.

Tecnologia di produzione additiva, aziende e antropometria si sommano in un progetto unico: realizzare la prima mountain bike tailor-made disponibile in commercio. Renishaw ha contribuito alla realizzazione dell’innovativo telaio delle “fuoristrada” costruite da Robot Bike Co., fondata da Ben Farmer, Ed Haythornthwaite, Andy Hawkins e Ben Robarts-Arnold nel 2013.

di Oscar Modo

Il sogno di ogni vero appassionato di mountain bike è poter disporre di un mezzo creato appositamente per lui, leggero, robusto e che tenga conto delle sue caratteristiche fisiche, di guida e di pedalata. Ora questo sogno si è avverato con una produzione di serie dalle caratteristiche veramente innovative: le mountain bike prodotte da Robot Bike Co (https://robotbike.co/).

Partiamo dal concetto che il telaio di una mountain bike è, in sostanza, un traliccio di elementi tubolari “bloccati” in posizioni ben determinate che ne determinano la geometria. Questa geometria determina la distanza e gli angoli relativi tra le diverse componenti: essendo ogni persona diversa da un’altra, anche queste dimensioni e angoli dovrebbero essere diversi, ed è proprio su questo principio che si basa il progetto. Il nuovo concetto di telaio è stato sviluppato da Robot Bike Co., fondata da Ben Farmer, Ed Haythornthwaite, Andy Hawkins e Ben Robarts-Arnold nel 2013. Robot Bike ha una missione chiara: realizzare il miglior telaio possibile per una mountain bike.

Si è potuto operare con una grande libertà di progettazione grazie allo sviluppo di una esclusiva costruzione in tubi di carbonio collegati, per mezzo di un innovativo metodo di giunzione, a nodi in titanio. Attraverso l’esperienza delle aziende partner ciascun telaio può essere adattato alle singole misure o specifiche del cliente, con l'ulteriore vantaggio che il progetto generale può essere costantemente migliorato man mano che emergono nuovi sviluppi tecnologici, in quanto il processo di produzione non è vincolato da stampi. Ciascuno dei partner coinvolti in questo progetto è leader nel proprio settore tecnologico.

Il design del telaio e l’ingegnerizzazione relativa si è basata su anni di esperienza in settori tecnologicamente avanzati come quello aerospaziale, automobilistico e F1. Il design della sospensione è stato sviluppato appositamente per robot Bike Co. da Dave Weagle, uno dei progettisti di sospensioni più importanti del mondo, che ha una comprovata esperienza di sviluppo del design delle sospensioni originali di elevato livello per mountain bike.

Particolare del telaio composto da tubi in carbonio e giunzioni in titanio realizzate con produzione additiva Renishaw.

I PARTNER

Hieta è una società con sede a Bristol specializzata nell’ingegnerizzazione di processi di produzione additiva. Dispone di 25 tecnici specializzati che coprono i servizi di progettazione dei prodotti, e offre la capacità di gestione completa del flusso produttivo, dalla progettazione concettuale allo sviluppo dei processi fino al supporto alla produzione in fase iniziale. Fornisce ai propri clienti e agli utenti, oltre al processo, il supporto alla realizzazione di prodotti innovativi dal concept fino al prodotto finito e alla sua commercializzazione.

Mike Adams, CEO di Hieta, ha dichiarato: “Una delle grandi aspirazioni della produzione additiva è sempre stata quella di raggiungere un livello produttivo che potremmo definire ‘personalizzazione di massa’. Gestire il progetto Robo Bike ci ha permesso di vedere l'integrazione di tutti gli elementi: dall’elaborazione di un design fortemente innovativo del telaio all'uso di strumenti software allo stato dell’arte per ottimizzare, automatizzare e rendere più flessibile il processo produttivo. La collaborazione realizzata con i nostri partner è un grande salto per la tecnologia e mostra che questa aspirazione sta diventando una realtà”.

Altair, società specializzata nello sviluppo e applicazione di tecnologie di simulazione tese a sintetizzare e ottimizzare i progetti, è stata incaricata dell’ottimizzazione dei connettori delle parti del telaio della mountain bike prodotti con tecnologia additiva. Utilizzando solidThinking Inspire, Altair è stata in grado di massimizzare il beneficio della produzione additiva individuando i punti in cui il materiale nei connettori può essere rimosso per ridurre il peso e il numero delle parti senza compromettere le prestazioni.

Queste tecniche di ingegneria sono comunemente utilizzate in tutti i settori avanzati, come automobilistico e aerospaziale, per massimizzare le prestazioni del prodotto, ma possono diventare altrettanto importanti per i produttori di biciclette.

“È stato molto interessante ed emozionante essere coinvolti in questo progetto”, ha detto Paul Kirkham, Team Leader presso l'ufficio di Bristol di Altair. “La produzione additiva è la tecnologia ideale per l’ottimizzazione dei progetti in quanto ci permette di produrre componenti e sistemi che sono molto più vicini all'equilibrio ideale tra peso e prestazioni. Robot Bike Co. ha ora un design che offrirà ai suoi clienti una mountain bike davvero innovativa e unica”.

Un particolare prodotto in misura con sonde Renishaw.

COMPETENZA NELLA PRODUZIONE ADDITIVA E NELLA METROLOGIA

Renishaw (www.renishaw.it) è un'azienda che opera in tutto il mondo, con competenze chiave nella misura, nel controllo del movimento, nel settore medicale, nella spettroscopia e nella produzione. Fornisce prodotti e servizi utili a svariate applicazioni: dai motori a reazione, alle turbine eoliche ai prodotti per odontoiatria e neurochirurgia. Ed è anche uno dei più importanti produttori mondiali di sistemi di produzione additiva in metallo.

Marc Saunders, Direttore dei Global Solutions Centres Renishaw, ha detto: “Abbiamo messo a disposizione di questo progetto la nostra competenza nella produzione additiva e nella metrologia. Siamo molto lieti di aver contribuito alla realizzazione di questo telaio di mountain bike. Si tratta di un prodotto di alta qualità che parte da un concetto di progettazione davvero innovativo. Questa collaborazione è un valido esempio dell'approccio che stiamo sviluppando con i nostri Solutions Centres: lavorare a stretto contatto con i nostri clienti per creare progetti che massimizzino i benefici che possono essere ottenuti in produzione e nel ciclo di vita del prodotto dall'utilizzo di un processo di produzione additiva”.

La fase di ingegnerizzazione eseguita con il software QuantAM Renishaw.

LA SOLUZIONE

Molte mountain bike presenti sul mercato si basano sul concetto per cui “non importa quanto correttamente un telaio si adatta al pilota, sarà il pilota a imparare a usare il mezzo”, ma non è questo il pensiero ispiratore di Robot Bike Co. Dice Ed Haythornthwaite di RBC: “Se è possibile realizzare un telaio che tenga conto delle caratteristiche fisiche, di pedalata e di guida del pilota, non si capisce perché proporre solo una serie limitata di modelli e dimensioni cui l’utente dovrà poi adattarsi. Si può quindi pensare a Robot Bike Co. come la Savile Row del mondo della bicicletta”.

La R160 presenta una struttura tubolare in fibra di carbonio unita da giunti in titanio realizzati con stampa 3D. Questa particolarità produttiva permette di variare gli angoli di raccordo in modo tale da creare un telaio leggerissimo, robusto e perfettamente rispondente alle caratteristiche fisiche e di utilizzo del futuro proprietario. Questa soluzione offre una struttura rigida più leggera e più resistente rispetto al corrispondente progetto in alluminio con la differenza di non avere necessità di stampi indispensabili per una produzione tradizionale.

In questo progetto Renishaw ha convertito i modelli CAD unici in parti finite: la produzione reale, insomma. Le giunzioni in titanio vengono prodotte usando il processo di fusione laser selettiva Renishaw, una tecnologia di fabbricazione additiva che può costruire componenti direttamente dalla geometria CAD con polveri metalliche fini.

Le dimensioni rilevate per la produzione personalizzata.

IL PROCESSO DI PRODUZIONE

Queste giunzioni sono prodotte nel nuovo Solutions Center Renishaw per la Produzione Additiva, che si trova a Stone, nello Staffordshire, Regno Unito. Il processo di produzione inizia con le geometrie CAD elaborate su misura per il singolo cliente. Questi file vengono importati nel software di preparazione QuantAM Renishaw, dove viene selezionato l'orientamento ottimale per ogni componente e vengono definite le strutture di supporto necessarie per una produzione corretta. Le 11 giunzioni sono raggruppate insieme in modo da poterle produrre in un unico step. La geometria CAD combinata viene poi “tagliata” in oltre 2.500 strati, ognuno dello spessore di 60 μm. Infine, il software QuantAM definisce i percorsi di scansione che verranno utilizzati per fondere la polvere di titanio per produrre ogni strato. Il processo di produzione avviene su una macchina Renishaw AM250, dotata di un laser 200 W che viene focalizzato su un letto di polvere con movimenti angolari molto rapidi. Nei prossimi mesi il processo si sposterà su una macchina di nuovissima concezione, la RenAM 500M che incorpora un laser da 500 W e sistemi di setacciatura e ricircolo della polvere integrati

PRODUZIONE ADDITIVA MONOMATERIALE DI GRANDE SERIE

La RenAM 500 è la macchina Renishaw dedicata alla produzione additiva monomateriale di grande serie. I pezzi sono realizzati partendo da polveri metalliche finissime depositate in strati di spessore variabile tra i 20 e i 100 μm e fuse in atmosfera inerte. Questa tecnologia è già in uso per la produzione di impianti medici personalizzati, componenti ultraleggeri per l’aeronautica e l’automobilismo sportivo, scambiatori di calore super efficienti, strutture per protesi dentali e inserti per lo stampaggio a iniezione con canali di raffreddamento conformi.

Una caratteristica standard di tutte le macchine di produzione additiva Renishaw è la capacità di trattare in sicurezza anche materiali reattivi come il titanio e l’alluminio grazie a un sistema di controllo delle emissioni di processo e di manipolazione delle polveri. Di queste, dopo un passaggio nel sistema Renishaw di ricondizionamento, ben il 95% è riutilizzabile con grandi vantaggi sia economici, sia di impatto ambientale. Altra caratteristica importante è rappresentata dall’assenza di lead time: la produzione si realizza direttamente dal modello CAD senza necessità di attrezzaggi e studi di lavorazione e percorso macchina.

Caratteristiche tecniche

Dimensioni area di lavoro: 250 x 250 x 350 mm; dimensioni macchina: 2.030 x 1.070 x 2.010 mm; peso: 2.200 kg; potenza laser: 500 W; fuoco del laser: diametro di 75 μm; allacciamento: 220 V monofase; velocità di lavoro: fino a 25 cm3/h; consumo gas Argon a regime: < 50 l/h; sistema di messa a fuoco dinamico. ©Tecn’è

Macchina per produzione additiva Renishaw RenAM 500.



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