Vorteq utilizza Artec Leo per sviluppare biciclette da strada professionali extra veloci
Nel ciclismo professionistico e olimpico tutto ruota intorno al superamento della resistenza dell’aria. Ora l’azienda britannica Vorteq si è fatta carico della questione e, insieme agli ingegneri del produttore di biciclette Worx, ha progettato una bici da pista che fende l’aria e fa scalpore nel settore delle bici da corsa. Ciò è stato possibile grazie all’ausilio della tecnologia di scansione 3D portatile all’avanguardia e all’uso dell’analisi CFD pionieristica (Computational Fluid Dynamics), dell’esperienza CAD e dell’innovativo approccio di problem solving del Design Thinking.
In generale, fino all’80% della resistenza dell’aria a cui è esposto un ciclista è dovuta al proprio corpo, mentre la bicicletta è responsabile del restante 20%. Ma questi numeri non sono scolpiti nella pietra. Supponendo che il corpo di un ciclista professionista sia il più aerodinamico possibile indossando una tuta da cronometro Vorteq, può ridurre drasticamente il suo coefficiente di resistenza rispetto a qualcuno che indossa l’abbigliamento da ciclismo tradizionale. Dopodiché, non resta che la bici stessa per risparmiare secondi cruciali. Chi trova qui la forma aerodinamica migliore ha un chiaro vantaggio.
Ad esempio, su una tappa ciclistica di cinque ore di un triathlon, l’uso di una bici aerodinamica può sicuramente ripagare rispetto a una normale bici da corsa e il ciclista taglia il traguardo diversi minuti prima del suo concorrente. Ma cosa succede se entra in gioco una bici ancora più veloce, una che si distingue dal gruppo di testa?
I produttori di biciclette hanno cercato di ottimizzare i loro prodotti per decenni, ma spesso si limitano a copiare il design della concorrenza. Sebbene occasionalmente utilizzino gallerie del vento e analisi CFD, ignorano principalmente un aspetto essenziale dell’equazione della velocità: il fattore umano. Gli stessi ciclisti professionisti, le loro biciclette e soprattutto la postura seduta degli atleti: tutto questo insieme rappresenta un’importante fonte di dati che aspetta solo di essere valutata.
Con i loro anni di esperienza in CFD acquisiti lavorando in Formula 1 e negli sport motoristici, così come la loro esperienza nella risoluzione di difficili sfide ingegneristiche e nello sviluppo di soluzioni sofisticate per i clienti, i progettisti della società TotalSim Vorteq si sono posti l’obiettivo di creare la bici da pista più veloce nel Mondo del design.
Nella prima fase del progetto, Vorteq ha catturato una serie di biciclette professionali in 3D ad alta risoluzione. I modelli 3D risultanti delle biciclette sono stati utilizzati per le moderne analisi CFD e per le più recenti tecniche di ricerca e test nella galleria del vento. Nel corso di questo, gli specialisti hanno anche esaminato il comportamento di guida chinesiologico dei ciclisti professionisti (che erano i proprietari delle biciclette). Dopo aver valutato tutte queste informazioni, è stata finalmente sviluppata la bici da pista definitiva Vorteq WX-R.
Alla ricerca di uno scanner 3D portatile professionale che soddisfi tutti i requisiti in termini di precisione, velocità di scansione e flessibilità mobile, è emerso rapidamente un dispositivo: Artec Leo, uno scanner 3D wireless pluripremiato, appositamente progettato per catturare oggetti di medie dimensioni in alta risoluzione I colori sono progettati. Con questo scanner, consigliato e messo a disposizione di Vorteq da Artec Ambassador Central Scanning, ogni bici da strada professionale poteva essere scansionata completamente in meno di un minuto.
Alex Chung della società britannica Central Scanning afferma: “TotalSim, la società madre di Vorteq, è stata la prima azienda in Gran Bretagna a utilizzare l’ammiraglia Artec Leo nel gennaio 2019, con completo successo. In qualità di utente Artec esperto, Vorteq ha beneficiato dell’elevata velocità di registrazione, portabilità e manovrabilità di Artec Leo durante la cattura degli atleti in 3D, rivoluzionando così il flusso di lavoro del design della sua tuta. Ora hanno ottenuto un colpo simile nel suo nuovo progetto Vorteq: qui gli specialisti di scansione hanno utilizzato la combinazione unica di Leo di prestazioni di scansione e flessibilità per sviluppare la sensazionale bici WX-R. Central Scanning è orgogliosa di supportare aziende innovative come TotalSim e Vorteq “.
L’ingegnere metrologico di Vorteq Sam Quilter spiega l’approccio del suo team: “Prima di tutto, abbiamo scansionato una certa selezione di biciclette con il nostro Leo. Abbiamo confrontato i modelli digitali estremamente precisi ottenuti in questo modo nel nostro sistema CFD per la loro resistenza all’aria e poi abbiamo modificato la loro struttura in modo tale che le prestazioni aumentassero. In questo modo, siamo stati in grado di estrarre le proprietà più favorevoli dalle singole bici e combinarle in un unico design. Questo modello ha costituito il punto di partenza del nostro lavoro “.
“Parallelamente al processo di progettazione, abbiamo testato gli atleti sulle loro bici nella galleria del vento del Silverstone Sports Engineering Hub (SSEH) per capire in dettaglio la trasmissione di potenza e per scoprire quali effetti ha sulla bici. In questo modo abbiamo ottenuto innumerevoli dati preziosi che hanno costituito il fulcro del nostro ulteriore lavoro di progettazione “, continua Quilter.
“Anche in questa fase di sviluppo abbiamo beneficiato della scansione 3D: abbiamo bloccato le biciclette in un dispositivo fisso e poi sottoposto il movimento centrale a diversi livelli di stress. Inoltre, abbiamo modificato l’inclinazione della bici per scoprire quanto fosse storto il telaio. Gli atleti si sono progressivamente incrementati al massimo delle prestazioni per mappare la fisica della coppia dai pedali al movimento centrale ai mozzi delle ruote. Con il nostro scanner Artec Space Spider 3D, abbiamo registrato il comportamento del telaio e generato diagrammi di deviazione per scoprire come e dove si piegava esattamente il telaio “.
“Poiché i telai erano realizzati in fibra di carbonio, c’erano notevoli deviazioni, cosa prevedibile con questa forza elevata. Volevamo quantificare questi valori – dopo tutto, sappiamo dai ciclisti professionisti che amano le loro bici da corsa per la loro flessibilità e reattività. Tuttavia, una flessibilità eccessiva porta a una perdita di energia, poiché parte della forza non raggiunge le ruote, ma viene deviata nel telaio. Naturalmente, eravamo particolarmente interessati a dove si piega il telaio “.
Quilter e il suo team hanno sviluppato il proprio flusso di lavoro per la post-elaborazione delle scansioni Artec Leo: “Abbiamo importato i dati 3D nel software di elaborazione Artec Studio, che è stato molto veloce nelle scansioni delle nostre biciclette. Quindi abbiamo verificato se tutti i dettagli fossero stati registrati esattamente – piuttosto una misura precauzionale, poiché non mancava mai nulla. Qua e là abbiamo usato lo strumento gomma per rimuovere i frammenti superflui. Per la successiva registrazione globale, abbiamo utilizzato le impostazioni standard, che erano perfettamente adatte ai nostri scopi “.
“Abbiamo deciso di fare una fusione netta, poiché avevamo a che fare con componenti solidi e strutture rigide. Era diverso durante l’elaborazione delle scansioni del corpo per le nostre tute, dove abbiamo scelto una fusione morbida grazie alla superficie anatomica organica del corpo umano. Con la fusione netta, tutti i dettagli geometrici complessi di cui avevamo bisogno per il modello di bici sono stati preservati. Infine, abbiamo esportato i dati come file OBJ in Geomagic Wrap, dove abbiamo svolto un lavoro di progettazione aggiuntivo prima di inviare il modello 3D finale al nostro sistema CFD su misura “, ha continuato Quilter.
Dopo la fase di ricerca e sviluppo, Vorteq ha portato a bordo il produttore di biciclette britannico Worx, azienda con esperienza nella produzione di bici da pista, anche se non nella categoria Vorteq WX-R.
Il Vorteq WX-R è già stato utilizzato in varie competizioni e verrà utilizzato ai Giochi Olimpici di Tokyo. Ha già vinto due medaglie, tre record personali, due record nazionali e un nuovo record asiatico ai Campionati del mondo su pista UCI all’inizio del 2020.
Oltre a sviluppare le tute da cronometro e le bici da pista più veloci al mondo, Vorteq offre un’ampia gamma di servizi di scansione 3D con i suoi scanner Artec Leo e Space Spider, sia nella sua filiale in Inghilterra che in missioni in tutto il mondo.
