Vorteq utilizza Artec Leo per progettare la bici da corsa ultraveloce WX-R

28/04/2020

Di Matthew McMillion

Nell'universo del ciclismo professionistico e olimpico, l'attrito con l’aria è da sempre un bel problema. Ma ora attraverso l'uso della più recente tecnologia di scansione 3D portatile combinata con analisi CFD (fluidodinamica computazionale) all'avanguardia, con esperienza CAD e pensiero progettuale, Vorteq, una società con sede nel Regno Unito, in collaborazione con gli ingegneri di WX-R, hanno creato una bici taglia l'aria come un coltello e sta già facendo scalpore in tutto il settore ciclistico.

La bici da pista Vorteq WX-R

Fino all'80% della resistenza all'aria, o attrito, che un ciclista deve affrontare è dovuto al proprio corpo e circa il restante 20% proviene dalla propria bici, ma questi numeri non sono un ostacolo insormontabile. Diciamo che il corpo di un pilota è già il più aerodinamico possibile, ad esempio indossando una tuta Vorteq, che riduce drasticamente il suo CdA (coefficiente di resistenza x area) rispetto ai normali indumenti da ciclismo. Il prossimo passo logico nella ricerca di guadagni marginali è concentrarsi sulla razionalizzazione della bici stessa. In questo modo, il risparmio di tempo ed energia può essere sorprendente.

Ad esempio, nel corso di una tappa di ciclismo triathlon di 5 ore, la differenza tra avere una bici aerodinamica rispetto a una normale bici da corsa può portarti a tagliare il traguardo con diversi minuti di anticipo. Ma che dire di una bici ancora più veloce, che può staccarsi anche dal gruppo più forte?

Il portamozzo WX-R di Vorteq

Da decenni ormai, i produttori di bici da corsa si sforzano di rendere le loro macchine le migliori sul mercato, eppure la maggior parte di essi modella i propri progetti su quelli dei concorrenti. Occasionalmente vengono utilizzate gallerie del vento e test CFD. Tuttavia, un aspetto cruciale nell'equazione della velocità è stato per lo più ignorato: l'aspetto umano. I ciclisti stessi, le loro biciclette, e in particolare il modo in cui le guidano, rappresentano insieme una vera e propria enciclopedia di dati che aspettano solo di essere letti.

Usando i molti anni di esperienza nel settore dei test CFD su Formula 1 e altri sport motoristici, risolvendo le sfide ingegneristiche più difficili e fornendo soluzioni superlative per i loro clienti, gli ingegneri progettisti di Vorteq, una società TotalSim, hanno rivolto la propria attenzione all'obiettivo di creare la bici da pista più veloce del mondo.

Il manubrio Vorteq Tokyo Edition

La prima fase del progetto ha richiesto l'acquisizione digitale di una serie di bici da corsa professionali in 3D ad alta risoluzione. A seguito della scansione, i modelli 3D delle biciclette sono stati sottoposti a un'analisi CFD all'avanguardia combinata con i più recenti test e ricerche in una galleria del vento, compresa l'analisi delle abitudini di guida kinesiologica dei ciclisti stessi (i proprietari delle biciclette), e successivamente per riunire il tutto per creare la bici da pista aerodinamica definitiva, la Vorteq WX-R.

Cercando uno scanner 3D portatile professionale in grado di soddisfare tutti i requisiti di accuratezza, velocità di acquisizione e funzionalità wireless, si è subito presentata una scelta obbligatoria: Artec Leo, uno scanner 3D wireless pluripremiato, progettato per catturare oggetti di medie dimensioni con colori incredibili. Consigliato e fornito a Vorteq dall'ambasciatore Artec 3D Central Scanning, Artec Leo può catturare interamente una bici da corsa professionale in meno di un minuto.

Artec Leo

Secondo Alex Chung di Central Scanning, "TotalSim, la società madre di Vorteq, è stata la prima nel Regno Unito a ricevere Artec Leo nel gennaio 2019, e con essa è diventata sempre più forte. Forte della sua esperienza con gli scanner Artec, Vorteq ha rapidamente sfruttato la maggiore velocità, portabilità e manovrabilità di Artec Leo per renderlo un punto di svolta nella progettazione della tuta, usandolo per catturare in 3D ciclisti e bici. E ora, con il progetto Vorteq WX-R, l'hanno fatto di nuovo, questa volta sfruttando appieno la sinergia senza pari di Leo in termini di potenza di scansione e flessibilità d'uso per creare una bici da corsa davvero straordinaria. Central Scanning è orgogliosa di supportare TotalSim e Vorteq come partner nell'innovazione."

Scansione 3D di ciclista e bici nella galleria del vento SSEH con Artec Leo

L'ingegnere di metrologia di Vorteq Sam Quilter ha spiegato com’è stata eseguita la scansione: “Con il nostro Leo, abbiamo scansionato una serie di biciclette per ottenere modelli digitali precisi, quindi le abbiamo confrontate nel nostro sistema CFD per vedere quali erano le differenze di resistenza, seguite da adeguamenti strutturali e modifiche ai modelli 3D per migliorare le prestazioni. In questo modo, siamo stati in grado di ottenere il meglio di moltissime bici e concentrarlo in un unico design, con il quale siamo andati avanti."

Quilter ha continuato: “Contemporaneamente, durante il processo di progettazione, abbiamo analizzato i ciclisti di queste bici nella galleria del vento di Silverstone (SSEH), per capire esattamente come applicano potenza e come ciò influenzi l'intera bici. Sono stati così acquisiti moltissimi dati di grande valore, e questo è stato un fattore cruciale nella progettazione della bici."

“Per darvi un esempio di come la scansione 3D abbia aiutato anche durante questa fase intermedia di sviluppo, abbiamo posizionato ogni bicicletta su un'impalcatura e quindi applicato diversi livelli di carico sull'area del manubrio, facendo così piegare un po' il telaio, per vedere quanto fosse flessibile. Ciò è stato fatto per raggiungere il picco della generazione di potenza, per ricreare la fisica del momento che attraversa i pedali, passando per il manubrio fino all'asse delle ruote. Abbiamo quindi utilizzato il nostro scanner Artec Space Spider 3D per catturare con precisione il telaio della bici durante questa situazione, e da quelle scansioni abbiamo generato grafici di deviazione che mostrano esattamente come e dove si flettono i telai."

"C'è stata una deviazione sostanziale, perché tutti i telai che stavamo analizzando erano in fibra di carbonio. E ci sarà sempre una certa quantità di flessione quando si applica quella potenza. Volevamo quantificarlo, perché sappiamo che i ciclisti amano le loro biciclette, tanto quanto i loro livelli di flessibilità e reattività. Tuttavia, un eccesso di flessibilità eliminerà parte dell'energia dal pilota, poiché questa potenza verrà tolta dalle ruote e dissipata nel telaio. Dovevamo anche capire dove stava avvenendo la flessione."

Il supporto per sella a posizione fissa Vorteq Tokyo

Quilter e il team di Vorteq hanno creato il proprio flusso di lavoro per l'elaborazione delle scansioni di Artec Leo. Funziona così: “Importiamo le scansioni nel software di post-elaborazione, Artec Studio, che si è dimostrato molto veloce nella scansione di bici. Quindi eseguiamo un controllo per assicurarci che vada tutto bene. Di solito va sempre tutto bene, ma è sempre meglio dare almeno un'occhiata superficiale. In seguito, potremmo utilizzare lo strumento Gomma qui o là per rimuovere tutti i dati indesiderati presenti nella scansione. Quindi eseguiamo una registrazione globale con le impostazioni predefinite, che si mostra sempre efficace.

Quilter ha continuato: "In seguito eseguiamo una Sharp Fusion, poiché stiamo lavorando con componenti e strutture rigide. Se stessimo elaborando una scansione del corpo, ad esempio per una tuta, considerando le superfici anatomiche organiche del corpo umano una Smooth Fusion sarebbe più appropriata. Al contrario, Sharp Fusion conserva tutti i dettagli geometrici complessi di cui abbiamo bisogno per il modello di una bici. Quindi esportiamo il tutto come file OBJ in Geomagic Wrap, dove eseguiamo alcuni passaggi di progettazione aggiuntivi prima di inviare il modello 3D risultante al nostro sistema CFD personalizzato."

La ruota anteriore Vorteq Tokyo 4 Spoke

Dopo la fase di ricerca e sviluppo, per dare vita alla loro creazione Vorteq ha collaborato con il produttore di biciclette britannico Worx, una società che ha già creato bici da pista, ma mai come la Vorteq WX-R.

La Vorteq WX-R ha già partecipato a competizioni e prenderà parte alle Olimpiadi di Tokyo. La sua entrata in scena ai campionati mondiali UCI Track ha contribuito a due medaglie, 3 record a vita, 2 record nazionali e un nuovo record asiatico.

Azizulhasni Awang corre verso la vittoria su una Vorteq WX-R agli UCI Track Championship World Championship 2020 a Berlino

Oltre a creare le tute e le bici da pista più veloci al mondo, Vorteq offre anche una serie di servizi di scansione 3D legati al ciclismo con i loro scanner Artec Leo e Space Spider, sia presso l'ufficio del Regno Unito che in qualsiasi altra parte del mondo.

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