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Post del blog: Una mountain bike stampata in 3D che puoi comprare già oggi

Marc Saunders

Direttore dei Global Solutions Centres di Renishaw, per l'adozione dei sistemi di Additive Manufacturing (stampa 3D in metallo) nell’industria. Pubblicato il: 7 giugno 2016

Negli ultimi anni, il numero di ciclisti professionisti e semiprofessionisti è cresciuto enormemente e la domanda di biciclette dalle caratteristiche avanzate ha conosciuto un vero e proprio boom.  Questa tendenza ha indotto i produttori di mountain bike a progettare sospensioni dal design sempre più spinto e a sperimentare materiali innovativi e tecniche costruttive all'avanguardia, prese in prestito dai settori a più alto contenuto tecnologico come l’aerospace e il racing.  Per coloro che non badano a spese è inoltre possibile scegliere telai personalizzati, adattabili al proprio fisico e al proprio stile di corsa.

Acrobazie sulla sella della Robot Bike

In questo contesto così dinamico entra ora in gioco una tecnologia a dir poco rivoluzionaria: l’additive manufacturing (AM), conosciuta anche come “stampa 3D”.  Grazie all'esclusiva capacità dell’additive manufacturing di creare componenti complessi e personalizzabili, si apre una nuova strada verso la produzione di biciclette su misura tecnologicamente all’avanguardia.
Prima però di scoprire quali siano gli sviluppi più recenti, è giusto ripercorrere brevemente la storia di questo tipo di applicazione...

Empire Cycles con telaio in titanio

Bicicletta con telaio e supporto della sella in lega di titanio, prodotti tramite stampa 3D

I primi passi di Renishaw nell'applicazione dell’additive manufacturing al settore delle biciclette sono stati compiuti nel 2013 insieme a Empire Cycles, portando allo sviluppo della prima bici al mondo con telaio in titanio stampato in 3D.

Il telaio è composto da una serie di tubi uniti assieme che creano una struttura rigida più leggera e robusta rispetto all'originale in alluminio.

Piastra con i componenti del telaio Empire Cycles

Il nuovo telaio R160 su misura in titanio e carbonio di Robot Bike Company

Oggi una nuova azienda, la Robot Bike Co, ha compiuto un ulteriore passo avanti, abbinando tecnologie all’avanguardia e antropometria per creare un telaio per Mountain Bike ad altissime prestazioni e personalizzabile.

Bici Robot Bike

Il modello R160 vanta una tecnica di costruzione assolutamente unica nel suo genere, grazie ai giunti in titanio, prodotti con tecnologia additiva, ai tubi in fibra di carbonio e al design a doppio giunto sovrapposto. Tutti i cavi corrono all'interno dei tubi e il design del telaio include anche un set completo di sospensioni posteriori, progettate appositamente da Dave Weagle, il quale ha curato anche il design dei tubi anteriori, superiori e del sellino.

Telaio della bici Robot Bike

La maggior parte delle bici MTB di fascia alta è prodotta in fibra di carbonio, ma i costi per gli stampi limitano la produzione a un numero ristretto di taglie. Per contro, la flessibilità offerta dalle lavorazioni AM consente di personalizzare ogni singolo telaio, adattandolo alle proporzioni e alle specifiche individuali di ciascun cliente. Inoltre, dato che il processo di produzione non è vincolato ad uno stampo, il telaio può essere costantemente migliorato, man mano che si rendono disponibili nuove soluzioni tecnologiche.

Design della mountain bike prodotta tramite AM

L'innovativo telaio della mountain bike di Robot Bike Co. è il prodotto di una stretta collaborazione fra Altair, HiETA Technologies e Renishaw. Ogni partner ha riversato nel progetto la propria esperienza e il proprio know-how al fine di ottenere un prodotto di alta qualità.


Robot Bike Co ha sviluppato il progetto e ha lavorato con Dave Weagle per creare le esclusive sospensioni progressive dw6. Grazie all'eccezionale livello di personalizzazione garantito dalla tecnologia additiva è possibile adattare buona parte delle caratteristiche del mezzo (ad esempio, sospensioni, impugnatura e pedalata) alle esigenze del cliente. Per ulteriori dettagli, visita www.robotbike.co

Telaio della bici Robot Bike

Altair ha messo a disposizione i suoi potenti software CAD per produrre l'ottimizzazione topologica dei giunti. Tale operazione richiede l'analisi dei carichi a cui sono sottoposte le giunzioni, modificandone la forma e lo spessore in modo che il materiale venga depositato solo nei punti di maggiore sollecitazione, per ridurre al minimo il peso, senza comprometterne le prestazioni.

File CAD della bici Robot Bike

HiETA è un'azienda specializzata nella progettazione per l’additive manufacturing e si è occupata della creazione di un design CAD 3D parametrico per consentire la personalizzazione rapida del telaio, in base alle esigenze del cliente.  Ciò include l'ottimizzazione di undici giunti in titanio e di otto tubi in fibra di carbonio, per creare un modello unico ed esclusivo per ciascun ciclista. Si tratta di un sistema di configurazione molto sofisticato che, integrato con il sito Web di Robot Bike Co, esegue tutti i calcoli in appena 20 secondi.

Disegno della bici Robot Bike

Renishaw si è occupata di convertire i vari modelli CAD in pezzi finiti...

Costruzione dei giunti in titanio

Componenti della bici Robot Bike

I giunti in titanio sono prodotti per mezzo di fusione laser selettiva di Renishaw, un processo di additive manufacturing che permette di creare i pezzi direttamente da disegno CAD, mediante sottili polveri di metallo.

I giunti sono prodotti da Renishaw presso il suo nuovo Solutions Centre, situato a Stone, nel Regno Unito. Il processo parte da una serie di geometrie CAD, adattate al cliente e importate direttamente nel software QuantAM di Renishaw. Qui si seleziona l'orientamento ottimale di ciascun pezzo e vengono specificate le strutture di supporto necessarie per garantire una corretta lavorazione. Gli undici giunti vengono riuniti in un unico set e prodotti con una sola lavorazione. A questo punto la geometria CAD combinata viene "sezionata" in oltre 2.500 strati, ognuno con spessore di 60 micron. Infine, il software QuantAM definisce i percorsi di scansione da utilizzare per fondere la polvere di titanio e produrre i vari strati.

Schermata QuantAM con i componenti della bici Robot Bike

Il processo avviene all'interno di una una macchina per fusioni laser AM250. Un laser da 200W viene convogliato su un letto di polvere di metallo per fonderla e creare una struttura estremamente densa e robusta. La fusione avviene in un'atmosfera resa inerte dal gas argon, che preserva la purezza della lega di titanio e assicura la massima resistenza e durata del pezzo finito. Nei prossimi mesi la produzione verrà spostata sul nuovo sistema Renishaw RenAM 500M, dotato di un laser più potente (500W) e di un sistema integrato di setacciatura e ricircolo delle polveri.

Piastra con i componenti della bici Robot Bike

La piastra con gli undici giunti viene estratta dalla macchina AM e trattata a caldo, sempre sotto argon. Alcuni giunti sono poi sottoposti a finitura in base alle esigenze del progetto. I processi di lavorazione vengono impostati e controllati tramite i sistemi di ispezione a bordo macchina: 

Ispezione di un componente della bici Robot Bike

Infine, il processo di produzione dei giunti viene completato con un'ispezione tramite macchina di misura.

Bici Robot Bike ispezionata con REVO

Riepilogo

Robot Bike Co rappresenta un ottimo esempio dell’estremo potenziale delle lavorazioni additive, le quali forniscono soluzioni personalizzate e ad alto livello tecnologico per lo sviluppo di nuovi modelli di business. Questo progetto esemplifica l'approccio dei Solutions Centre di Renishaw, in cui lavoriamo fianco a fianco con i nostri clienti e partner tecnologici per dare vita a prodotti innovativi in grado di ridurre i costi di produzione e accrescere i vantaggi prestazionali derivanti dall'adozione di processi AM.