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Prototipi multi-materiale a colori di Trek

Una passione per le biciclette alimentata da prototipi all'avanguardia

“È importante che i nostri prototipi presentino lo stesso aspetto ed offrano la stessa sensazione tattile delle parti di produzione”
. — Mike Zeigle, Trek

Alla ricerca della perfezione

Modello a colori che mostra la pressione che un ciclista esercita su questo sellino.

Pensa alla tua bicicletta. Quanti materiali sono presenti? Un telaio rigido di metallo, due solidi pneumatici in gomma, un manubrio con morbide impugnature, un sellino imbottito, lenti trasparenti e colorate. Dietro una corsa veloce e senza intoppi in bicicletta c'è un grande lavoro di progettazione e collaudo.

Gli ingegneri e i progettisti di Trek Bicycle a Waterloo, in Wisconsin, sono notoriamente ossessionati dall'idea di migliorare ulteriormente questa esperienza. Le innovazioni sviluppate negli anni includono un metodo proprietario per la produzione della fibra di carbonio che consente di realizzare telai leggerissimi e un profilo ultra-aerodinamico, con una forma esclusiva che non solo fornisce una resistenza aerodinamica estremamente bassa, ma è in grado addirittura di generare una resistenza aerodinamica negativa, ovvero una forza propulsiva.

Trek ha creato questo resistente copricatena in ABS digitale con componenti in simil-gomma in un unico processo di stampa.

Gli ingegneri, i progettisti e i tecnici di Trek sono si limitano a concentrarsi mentalmente sulle biciclette, ma spesso le inforcano fisicamente per provarle. Oltre alle innovazioni ispirate dai giri su strada e alla sperimentazione continua, nella loro ricerca della corsa perfetta sono aiutati anche da una stampante 3D all'avanguardia.

Il laboratorio di prototipazione di Trek è stato tra i primi ad adottare Objet®500 Connex3™, una stampante 3D multi-materiale a colori avanzata basata sulla tecnologia PolyJet per la creazione di prototipi che presentano lo stesso aspetto e la stessa funzionalità delle parti di produzione, con una gamma di opzioni di materiali e una produttività senza precedenti. Questo sistema permette di costruire, ad esempio, parti a colori con componenti flessibili, trasparenti e colorati, tutto in un unico processo di stampa.

Modello CAD di un'impugnatura del manubrio con sovrastampaggio

In particolare, gli ingegneri di Trek hanno particolarmente apprezzato la possibilità di integrare parti morbide in simil-gomma in modelli creati con il loro materiale di prototipazione preferito, il resistente ABS™ digitale. Si tratta di un aspetto fondamentale, perché molti elementi e accessori delle biciclette contengono componenti sia rigidi che morbidi. Prima di Connex3, il laboratorio avrebbe dovuto creare tali parti in processi separati, passando da un materiale di stampa 3D all'altro, e successivamente unire i componenti. Oppure, per stampare in un unico processo, avrebbe dovuto utilizzare un materiale meno durevole e non composito per le parti rigide, con una riduzione delle prestazioni.

Secondo Guadalupe Ollarzabal, tecnico di progettazione, quando un prototipo lascia il laboratorio, spesso i progettisti o i clienti dimenticano che è stato ottenuto mediante stampa in 3D e che quindi, a seconda del materiale, potrebbe essere fragile. Per questo motivo in Trek utilizzano il più possibile l'ABS digitale.

Patrick Zeigle, tecnico di progettazione di Trek, monta un'impugnatura multi-materiale stampata in 3D su una bicicletta per eseguire delle prove.

“Alcuni dei prototipi realizzati per i colleghi che si occupano dell'elettronica sono estremamente piccoli, con pareti davvero molto sottili. Sono utilizzati, ad esempio, per le luci e i supporti USB”, spiega Ollarzabal. “Adesso possiamo offrire loro un prototipo funzionale da provare con ABS digitale e gomma in un unico modello. Ho un esempio qui in laboratorio che è davvero molto simile al suo corrispondente ottenuto in produzione”. Accessori come impugnature del manubrio e copricatena richiedono lo stesso realismo per affrontare i test di adattabilità e funzionali, inclusi gli impegnativi giri di prova sulle piste di collaudo interne.

“È importante che i nostri prototipi presentino lo stesso aspetto ed offrano la stessa sensazione tattile delle parti di produzione”, afferma Mike Zeigle, a capo del gruppo che si occupa di sviluppo dei prototipi in Trek. Con alcune eccezioni: a volte, infatti, viene chiesto al gruppo di creare un prototipo non per testare un nuovo prodotto, ma da usare come strumento di comunicazione per presentare un'idea in tre dimensioni. Ad esempio, in occasione di una recente fiera sono stati realizzati modelli per mostrare la pressione esercitata dalle ossa pelviche sui sellini delle biciclette.

Per questi strumenti di comunicazione, la stampa 3D a colori si rivela molto utile. Il team di Ollarzabal è stato in grado di convertire i dati dell'analisi ad elementi finiti in una mappa 3D di un sellino per bicicletta evidenziando la pressione che un ciclista esercita su ciascuna area. “Molti pensano di adagiare il proprio peso sull'intero sellino della bicicletta, mentre invece il nostro corpo esercita più pressione su alcuni punti rispetto ad altri. Questo modello mostra i punti di pressione, per agevolare i progettisti nelle loro decisioni, ad esempio in merito a dove inserire parti in schiuma ad alta densità”, aggiunge. . Questa ossessione per i dettagli aiuta Trek a migliorare continuamente la propria gamma di prodotti per il ciclismo.

“Per costruire le migliori biciclette, Trek ha bisogno dei migliori strumenti. E Connex3 è il migliore strumento di lavoro”, afferma Zeigle.

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