Vorteq utilise Artec Leo pour créer le vélo de course ultrarapide WX-R

28/04/2020

Par Matthew McMillion

Dans l’univers du cyclisme olympique et professionnel, la résistance est vraiment pénible. Mais désormais, grâce à l’utilisation combinée des dernières technologies de scan 3D portables et des révolutionnaires analyse CFD (mécanique des fluides numériques), expertise CAO, et conception créative, l’entreprise britannique Vorteq, en partenariat avec les ingénieurs de WX-R, a créé un vélo qui fend l’air et fait déjà parler de lui dans le monde du cyclisme.

Le vélo de piste Vorteq WX-R

Bien que jusqu’à 80 % de la résistance de l’air, ou traînée, à laquelle un cycliste est confronté, soit due au corps de celui-ci, et que les 20 % restants proviennent de son vélo, ces chiffres ne sont pas gravés dans le marbre. Admettons qu’un cycliste ait déjà rendu son corps le plus aérodynamique possible, par exemple en portant une combinaison Vorteq, qui réduit considérablement son CdA (coefficient de traînée x surface) par rapport aux tenues cyclistes habituelles. La prochaine étape logique dans la quête de gains marginaux consiste à améliorer le vélo lui-même, ce qui permet des économies de temps et d’énergie phénoménales.

Par exemple, pendant les cinq heures de l’étape cycliste d’un triathlon, rouler avec un vélo aérodynamique plutôt qu’un vélo de course normal peut avoir pour conséquence de franchir la ligne d’arrivée avec plusieurs minutes d’avance. Mais qu’en est-il d’un vélo encore plus rapide capable de se détacher du meilleur peloton de tête ?

La fourche du Vorteq WX-R

Depuis des décennies, les fabricants de vélos de course aspirent à faire de leurs véhicules les meilleurs sur l’asphalte. Pourtant, pour ce faire, ils s’inspirent en général de leurs concurrents. Si des souffleries et des tests CFD sont occasionnellement utilisés, un aspect crucial reste souvent ignoré : la facette humaine de l’équation de la vitesse. Les coureurs eux-mêmes, leurs vélos, ainsi que la façon dont ils roulent, forment ensemble une véritable encyclopédie de données qui n’attendent que d’être lues.

Forts de leurs nombreuses années d’expertise CFD acquise en travaillant dans la Formule 1 et le sport mécanique, en relevant les défis d’ingénierie les plus difficiles, et en fournissant des solutions puissantes à leurs clients, les ingénieurs de conception de Vorteq, filiale de TotalSim, se sont fixé l’objectif de créer le vélo de piste le plus rapide du monde.

Le guidon du Vorteq Tokyo Edition

La première phase du projet a nécessité la numérisation de plusieurs vélos de course professionnels en haute résolution 3D. Après le scan, les modèles 3D des vélos seraient utilisés pour une analyse CFD de pointe combinée aux derniers tests et recherches en soufflerie, incluant l’analyse des habitudes de course kinésiologiques des cyclistes (les propriétaires des vélos) eux-mêmes. Après quoi toutes ces données seraient regroupées pour créer le vélo de piste aérodynamique suprême : le Vorteq WX-R.

Dans leur quête d’un scanner 3D portable professionnel satisfaisant toutes leurs exigences en matière de précision incontestable, de vitesse d’acquisition, et de capacités sans fil, un seul scanner est resté dans la course : Artec Leo, un scanner 3D sans câble primé et conçu pour numériser des objets de taille moyenne dans des couleurs époustouflantes. Recommandé et fourni à Vorteq par l’Ambassadeur Artec 3D Central Scanning, Artec Leo peut numériser un vélo de course professionnel en entier en moins d’une minute.

Artec Leo

Pour reprendre les mots d’Alex Chung, de Central Scanning, « TotalSim, la société mère de Vorteq, a été la première au Royaume-Uni à recevoir le fameux Artec Leo en janvier 2019. Grâce à lui, elle a enchaîné les succès. Utilisatrice chevronnée d’Artec, Vorteq a rapidement mis à profit la rapidité, la facilité de transport et la maniabilité accrues d’Artec Leo pour révolutionner son workflow de conception de combinaisons, où elle s’en sert pour numériser en 3D les cyclistes à vélo in situ. Elle renouvelle l’exploit avec le projet Vorteq WX-R, cette fois en profitant pleinement de la synergie inégalée de la puissance de scan et de la souplesse de Leo pour créer un vélo de course véritablement remarquable. Central Scanning est fier de soutenir TotalSim et Vorteq en tant que partenaires d’innovation. »

Scan 3D d’un coureur et de son vélo dans la soufflerie de SSEH avec Artec Leo

Sam Quilter, ingénieur en métrologie chez Vorteq, explique le déroulement du scan : « Avec notre Leo, nous avons scanné plusieurs vélos pour obtenir des modèles numériques précis, que nous avons ensuite comparés dans notre système CFD pour voir les différences de traînée. Puis, nous avons apporté des ajustements structurels et des modifications aux modèles 3D afin d’améliorer les performances. De cette façon, nous avons pu extraire les meilleures caractéristiques de chaque vélo et les réunir dans un seul design, avec lequel nous avons avancé. »

Et de poursuivre : « Pendant que nous avancions dans la phase de design, nous avons analysé les cyclistes sur ces vélos dans la soufflerie de Silverstone (SSEH) pour comprendre exactement comment ils gagnaient en puissance et quel en était l’impact sur le vélo entier. Cette analyse nous a permis d’obtenir une quantité énorme de données très précieuses, ce qui a été crucial dans la création du vélo. »

« Pour vous donner un exemple de la façon dont le scan 3D nous a aidés même lors de cette étape intermédiaire du développement, nous avons placé chaque vélo sur une plateforme puis appliqué différents niveaux de charge sur la zone de la manivelle en déformant le cadre pour voir à quel point il fléchissait et se courbait. Nous avons été jusqu’à la puissance de pointe pour recréer la physique du couple dans les pédales, la manivelle, et les essieux des roues. Nous avons ensuite utilisé notre scanner 3D Artec Space Spider pour numériser précisément le cadre du vélo durant ce processus. À partir de ces scans, nous avons généré des tracés d’écarts montrant exactement où et comment les cadres fléchissaient. »

« Il y avait un écart significatif car tous les cadres que nous scannions étaient en fibre de carbone. Et une certaine flexion a lieu lorsque vous augmentez autant en puissance. Nous voulions quantifier cela parce que nous savons que les cyclistes adorent leurs vélos ainsi que leurs niveaux de flexion et de réactivité. Toutefois, une flexion trop élevée absorbera une partie de l’énergie du coureur étant donné que cette puissance est prise aux roues et dispersée dans le cadre. Nous devions également comprendre où la flexion avait lieu. »

L'assise fixe du Vorteq Tokyo

Quilter et l’équipe de Vorteq ont créé leur propre workflow pour traiter les scans d’Artec Leo. Voici en quoi il consiste : « Nous importons les scans dans le logiciel de post-traitement Artec Studio, qui est incontestablement rapide pour le scan d’un vélo. Puis, nous nous assurons que tout est là et que tout semble correct. Ce n’est jamais un problème, mais il est toujours judicieux de jeter au moins un rapide coup d’œil. Après quoi nous pouvons utiliser l’outil Gomme ici et là pour supprimer les données indésirables présentes dans le scan. Puis nous faisons un Enregistrement global avec les paramètres par défaut, qui fonctionnent à la perfection pour nous. »

Quilter poursuit : « À partir de là, nous faisons une Fusion fine vu que nous travaillons avec des composants et des structures rigides. Lorsque nous traitons le scan d’un corps pour une combinaison, une Fusion lisse convient mieux compte tenu des surfaces anatomiques organiques du corps humain. La Fusion fine garde tous les détails géométriques complexes dont nous avons besoin pour le modèle du vélo. Puis, nous exportons celui-ci au format OBJ dans Geomagic Wrap, où nous réalisons quelques étapes de conception supplémentaires avant d’envoyer le modèle 3D fini vers notre système CFD personnalisé. »

La roue avant à quatre rayons du Vorteq Tokyo

Après la phase de recherche et de développement, afin de donner vie à sa création, Vorteq s’est associée au fabricant de vélos britannique Worx, une entreprise qui, par le passé, a produit ses propres vélos de piste, mais rien de comparable au Vorteq WX-R.

Le Vorteq WX-R a déjà disputé des compétitions et devrait participer aux Jeux olympiques de Tokyo. Sa participation aux Championnats du monde de cyclisme sur piste UCI a permis deux médailles, 3 meilleurs temps de carrière, 2 records nationaux, et un nouveau record asiatique.

Azizulhasni Awang sprintant vers la victoire sur un Vorteq WX-R lors des Championnats du monde de cyclisme sur piste UCI 2020 à Berlin

En plus de créer les combinaisons et le vélo de piste les plus rapides du monde, Vorteq offre également toute une palette de services de scan 3D liés au cyclisme avec ses scanners Artec Leo et Space Spider, que ce soit dans ses bureaux britanniques ou n’importe où dans le monde.