THOK E-Bikes realizza il primo prototipo marciante di e-mtb full suspended realizzato con tecnologia stampata in 3D in alluminio
– Da questo modello nascerà una light e-mtb attrezzata con il nuovissimo motore Bosch SX
– Il prototipo è stato presentato ad Eurobike
Ad Eurobike THOK E-Bikes ha esposto quest’anno un prototipo funzionante in alluminio, realizzato con procedimento di stampa 3D.
Se alcuni esercizi di stile sulle biciclette, con una tecnologia simile, erano già stati mostrati in passato, è la prima volta in assoluto che viene realizzato un prototipo pienamente utilizzabile di e-mtb a doppia sospensione. Con tutto quel che comporta in termini di pesi, robustezze e movimenti.
La novità è duplice. Non solo la tecnologia di sviluppo costituisce una assoluta prima mondiale per questo tipo di progetto; anche il prodotto finale sarà qualcosa che nel catalogo di THOK non si era mai visto: una light-emtb, attrezzata con il nuovissimo motore Bosch SX e possibilità di utilizzare batterie di diverse capacità per meglio adattarsi alle necessità del biker.
Un prototipo stampato, ma perfettamente pedalabile
“THOK Project 4” (P4 è la sigla in attesa che la bicicletta prenda forma e nome definitivi) è l’embrione di quella che diventerà, presumibilmente nel 2024, la prima “peso leggero” di THOK. Lo sviluppo è in corso, con test sui tecnici sentieri di Finale Ligure, utilizzando al momento proprio il telaio che è stato esposto ad Eurobike.
Si tratta infatti, e questa è una delle grosse novità, di un prototipo perfettamente marciante, su cui sono possibili test realistici.
Niente di tutto ciò sarebbe possibile con i tradizionali modelli in poliuretano o in PC-ABS.
La stampa in alluminio replica le forme della fibra di carbonio
Molto probabilmente la bicicletta finale sarà prodotta in fibra di carbonio, ma realizzare prototipi con questo materiale sarebbe lungo e costoso. La tecnologia di stampa 3D utilizza quindi altri materiali. In questo caso, una polvere di alluminio e silicio, che viene solidificata utilizzando un raggio laser. La struttura è costruita a nido d’ape, per ridurne il peso.
Il modello di THOK è composto da 6 pezzi stampati in 3D e poi saldati. Il prodotto così ottenuto viene testato su diversi tipi di terreno, generalmente percorsi All-Mountain di medio alto livello.
Con questa tecnologia, tutto ciò che viene immaginato in carbonio può essere prototipato in alluminio.
Tempi di sviluppo rapidissimi
Il beneficio della prototipazione rapida con stampa 3D è nella possibilità di testare sul campo geometrie e setup, effettuando aggiustamenti e modifiche progettuali sui modelli sperimentali con tempi rapidissimi.
La produzione di una bicicletta richiede normalmente almeno due anni di lavoro tra riunioni, studi di mercato, disegni, sviluppo, test durata e fatica, confronto con i fornitori e, soprattutto appunto, creazione di prototipi. Questo in particolare per coloro che, come THOK, non utilizzano telai open mold ma disegnano la propria e-bike da zero, attraversando nella fase di sviluppo territori inesplorati.
Risparmio di tempo, dunque, ma soprattutto il vantaggio di creare un prototipo marciante, al 99% simile al prodotto finito.
La tecnologia, i materiali e il giusto partner
Per un passaggio così delicato THOK ha cercato un compagno di viaggio di eccellenza. La scelta è caduta su Materialise, società belga con sedi in 20 Paesi del pianeta e specializzazione nella stampa 3D per i settori aerospaziale, automotive e medico.
La tecnologia è il Selective Laser Melting (SLM): si tratta di una procedura di additive manufacturing che utilizza il laser per fondere polvere metallica. Per il Thok P4 è stata scelta una lega di alluminio e
silicio (AlSi??Mg) in quanto è risultata essere la più adeguata in termini di forza, proprietà termiche, peso e flessibilità nella post-lavorazione.
Si tratta di un materiale che permette di creare forme uniche, risolvendo problemi di complessità strutturale che per una e-bike richiederebbero numerosi pezzi lavorati in CNC (un processo di produzione “sottrattiva”, che al contrario rimuove strati di materiale da un pezzo grezzo) e stampi usa e getta.
Con questa lega è inoltre possibile creare modelli di dimensioni maggiori rispetto a qualsiasi altro materiale utilizzato nella stampa 3D in metallo, viene per questo spesso utilizzata nei campi aerospaziale e del racing.
Vantaggi e difficoltà
Lo scopo della prototipazione rapida con stampa 3D è produrre modelli funzionanti, che permettano di testare geometria, sospensioni e integrazione dei componenti.
Il SLM permette di realizzare pezzi abbastanza leggeri da simulare i pesi della bicicletta finale in fibra di carbonio: la tecnica additiva costruisce tubi semi-cavi e lo spessore richiesto è per questo materiale di mezzo millimetro (2 mm per parti strutturali).
“Un conto è fare dei test su prototipi realizzati con tubazioni tonde, che pongono limiti alle forme ottenibili e quasi mai consentono l’ottimale integrazione delle parti che compongono una e-Mtb; ben altra cosa è realizzare test di questo genere con prototipi a doppia sospensione che somigliano moltissimo, anche nelle forme, al prodotto finale”, spiega l’industrial designer THOK Luca Burzio, che segue i progetti dal lato ingegneristico.
“È impossibile ottenere un prototipo marciante e riprodurre la necessaria integrazione con batteria e motore utilizzando un metodo tradizionale. Ci sono dei componenti che sono realizzati per idroformatura, che richiedono degli stampi, e che non sarebbero diversamente prototipabili. Anche i prototipi carbonio non sono funzionali, non reggono lunghe sessioni di test sul campo. In questo senso, la prima e-bike full-suspended interamente stampata che abbiamo realizzato risolve un grosso problema”, continua Burzio.
La sfida comune di THOK e Materialise
“In passato realizzavamo revisioni successive del progetto, non meno di 3 prototipi di telaio destinati allo studio prima di realizzare il primo modello marciante. Con il THOK P4 la prima revisione è già un modello con gli spessori e le distanze tipici della fibra di carbonio, prodotto per essere assemblato e soprattutto pedalato con un feeling molto vicino alla bici definitiva”, spiega il CEO di THOK Stefano Migliorini, colui che in prima persona mette sotto stress quest’ultimo prototipo, così come qualsiasi altro progetto THOK, testando la bontà delle scelte fatte e valutando le modifiche necessarie.
Questa sfida ha posto THOK e Materialise di fronte a problematiche mai affrontate in precedenza ed è stata per entrambe una palestra di apprendimento: per quanto riguarda l’interazione di parti stampate in metallo, la lavorazione delle sedi dei cinematismi e degli interfacciamenti con la componentistica.
“Il progetto con THOK ci ha permesso di estendere la nostra esperienza nel settore delle biciclette e con la stampa 3D in metallo a un nuovo livello. Questa collaborazione ci ha dato l’opportunità di affinare le capacità di metal additive manufacturing per trovare risposte alle precise richieste dell’azienda italiana”, spiega Simone Cannella, responsabile sviluppo commerciale di Materialise.
Il futuro del 3D printing è ancora da scrivere, ma la sperimentazione fatta da THOK e Materialise è un capitolo pionieristico di questa storia.
Non viene esclusa la richiesta di alcuni brevetti su soluzioni progettuali legate a questa tecnologia, che potrebbero nascere proprio dal lavoro di THOK e Materialise.
La light e-bike di THOK attesa nel 2024
La stampa 3D era stata utilizzata in ambito road, su telai rigidi, oltre ad un paio di test su telai muscolari ammortizzati senza le componenti di motore e batteria. THOK E-Bikes è la prima azienda al mondo ad aver impiegato la stampa SLM per un esemplare di e-mtb full suspended funzionante.
Il THOK Project 4, che è stato esposto a Eurobike, è ancora in fase di sviluppo: geometrie, posizionamento della batteria, soluzioni tecniche verranno modificati prima del lancio del nuovo prodotto, che avverrà verosimilmente nel 2024.
La nuova e-bike, oltre a segnare l’ingresso di THOK nel settore della light e-mtb, utilizzerà il neonato motore Bosch SX e avrà massima modulabilità di batteria (400 Wh, 500 Wh, 625Wh, 750 Wh, più range extender da 250 Wh), consentendo al biker la personalizzazione, in base alle proprie esigenze, della durata del tempo in sella e del peso del mezzo.
