Materialise e Alugear stampano in 3D una guarnitura in titanio ultra-leggera
Il componente ad alte prestazioni è pensato per biciclette off-road
Alugear, produttore polacco di componenti per biciclette ad alte prestazioni, si affida da sempre alla lavorazione CNC per realizzare i propri prodotti. Di recente, tuttavia, l’azienda ha collaborato con Materialise per sfruttare i vantaggi della manifattura additiva nello sviluppo di una guarnitura per biciclette off-road. Con il supporto di Materialise, Alugear è riuscita a combinare lavorazioni CNC e AM per creare una guarnitura in titanio più leggera del 50% rispetto alla controparte realizzata esclusivamente con processi sottrattivi.
Il produttore polacco si è rivolto a Materialise con l’obiettivo di esplorare l’uso della manifattura additiva, pur non avendo ancora chiaro da dove iniziare. Attraverso un processo di analisi collaborativa, i partner sono riusciti a individuare un’applicazione in cui l’AM metallica potesse fare una reale differenza in termini di prestazioni: la guarnitura, un componente critico per la trasmissione della potenza in tutte le biciclette a pedali.
“Quando abbiamo visto il potenziale di creare una guarnitura più leggera e resistente, adatta a diverse discipline, abbiamo capito che fosse il componente perfetto per iniziare il nostro percorso nella stampa 3D,” ha spiegato Dawid Dyngosz, co-fondatore di Alugear. “Sapevamo che la tecnologia ci avrebbe garantito i benefici prestazionali che cercavamo, e Materialise era il partner giusto per accompagnarci dal concept alla produzione. È stata proprio la loro competenza nella stampa 3D a spingerci a portare avanti questo progetto.”
L’obiettivo della guarnitura migliorata tramite AM era realizzare un prodotto più leggero e più resistente rispetto ai componenti realizzati con metodi tradizionali, adattabile a diverse tipologie di bicicletta e in grado di offrire le massime prestazioni richieste dai ciclisti professionisti. Per raggiungere questo risultato, i partner sono ripartiti dal foglio bianco, riprogettando la guarnitura per ridurne il peso e garantendo al contempo la conformità ai test di carico elevato previsti dallo standard ISO 4210, che includono 100.000 cicli di fatica. La riduzione di peso è stata ottenuta svuotando internamente il componente, mentre il titanio è stato scelto come materiale ottimale grazie al suo eccellente rapporto resistenza/peso. In particolare, il titanio ha consentito di ridurre al minimo lo spessore delle pareti senza compromettere prestazioni e durabilità.
Anche la simulazione ha svolto un ruolo chiave nel successo del progetto. In particolare, il modulo di simulazione di Materialise Magics ha permesso ai partner di verificare che la combinazione di AM e post-lavorazioni non influisse negativamente sulla costanza delle tolleranze o sull’uniformità dei componenti. “È stata una fase particolarmente complessa del processo,” ha dichiarato Simone Cannella, Innovation Manager di Materialise. “Abbiamo dovuto individuare il giusto equilibrio tra proprietà meccaniche, prestazioni del componente, corretta progettazione per il post-processing, costi del progetto, orientamento di stampa e parametri di produzione. Questi aspetti sono spesso in conflitto tra loro, quindi trovare un ottimo complessivo è stato fondamentale per rendere il progetto concretamente realizzabile.”
Dopo diverse iterazioni, Materialise e Alugear sono riuscite a definire sia il componente grezzo ideale per il post-processing sia la versione finale lavorata. A partire da qui, Materialise ha sviluppato una piattaforma di stampa nidificata ad hoc, ottimizzata per il mix produttivo e la qualità dei pezzi. Questa configurazione consente ad Alugear di stampare simultaneamente fino a quattro lunghezze diverse della guarnitura in titanio.
“L’obiettivo non era stampare il pezzo il più rapidamente possibile, ma combinare diverse soluzioni produttive critiche mantenendo peso ridotto, resistenza eccezionale e un design di alto livello,” ha aggiunto Dyngosz. “Le simulazioni ci hanno permesso di individuare i problemi prima che si presentassero, mentre i prototipi successivi sono stati sottoposti a test di fatica in condizioni reali presso Alugear. Solo così siamo riusciti a trovare la combinazione ideale, ottimizzando anche i costi di produzione.”
La guarnitura finale, stampata e successivamente lavorata, soddisfa gli standard ISO 4210 e, con un peso di 345 grammi, risulta più leggera del 50% rispetto alla versione originaria realizzata tramite lavorazione CNC. In modo significativo, l’utilizzo dell’AM ha anche consentito di consolidare la struttura in un unico componente, riducendo la necessità di saldature e il rischio di difetti legati all’assemblaggio. Inoltre, il design della guarnitura è autoportante, il che minimizza le fasi di post-produzione e facilita la scalabilità produttiva.
La scalabilità rappresenta infatti uno dei risultati chiave di questo caso applicativo. Come spiega Dyngosz: “Ciò che rende davvero rivoluzionario questo componente per il settore è la sua ripetibilità. Alugear è stata la prima a introdurre una guarnitura in titanio stampata in 3D e completamente lavorata CNC che può essere prodotta in modo affidabile, su scala industriale e con costi sostenibili. Sul mercato esistono unità dimostrative e prototipi, ma non sono stati testati in modo così rigoroso né sviluppati attraverso un processo così raffinato. Il nostro prodotto garantisce qualità, durabilità e prestazioni, supportate dall’esperienza e da numerose fasi di prototipazione.”
La guarnitura in titanio stampata in 3D presentata è pensata per biciclette off-road, ma Alugear è in grado di adattare il design in modo controllato anche ad altre tipologie di bicicletta. Inoltre, l’azienda intende continuare a esplorare l’adozione della manifattura additiva metallica, individuando altri componenti che potrebbero beneficiare di questa tecnologia.
