En el pasado Eurobike, THOK E-Bikes presentó un prototipo de aluminio pedalable fabricado mediante tecnología de impresión 3D. Si bien anteriormente se habían presentado ejemplos similares de diseño de bicicletas utilizando tecnología similar, esta es la primera vez en la historia que se ha fabricado con éxito un prototipo completamente funcional de bicicleta eléctrica de montaña con doble suspensión. Este logro representa avances que se verán en términos de reducción de peso, durabilidad y rendimiento general.
Hay dos aspectos destacables de este desarrollo. No solo el uso pionero de la tecnología de impresión 3D establece una primicia mundial para este tipo de proyecto, sino que el producto final será algo nunca antes visto en el catálogo de THOK: una bicicleta eléctrica de montaña ligera equipada con el flamante motor Bosch SX y con la posibilidad de elegir entre baterías de diferentes capacidades para adaptarse mejor a las necesidades de los ciclistas.
Este prototipo, denominado "THOK Project 4" (P4), es el embrión de lo que presumiblemente se convertirá en 2024 en la primera bicicleta "peso pluma" de THOK. Actualmente se encuentra en fase de desarrollo y se están realizando pruebas en los senderos de Finale Ligure utilizando el mismo cuadro que se presentó en Eurobike.
Este prototipo es perfectamente pedalable y permite realizar pruebas realistas, algo que no hubiera sido posible con los modelos tradicionales de poliuretano o PC-ABS. La impresión 3D en aluminio resalta las formas de la fibra de carbono. Si bien es probable que la bicicleta final se fabrique en fibra de carbono, la creación de prototipos con este material llevaría tiempo y sería costoso. Por lo tanto, se utilizan otros materiales para la tecnología de impresión 3D, como un polvo de aluminio y silicio que se solidifica mediante un láser. Su estructura interna tiene forma de panal para reducir el peso.
El prototipo de THOK consta de 6 piezas impresas en 3D que luego se sueldan. El producto resultante se está probando en diversos tipos de terrenos, generalmente recorridos All-Mountain de nivel medio y alto. Con esta tecnología, es posible llevar a cabo prototipos de aluminio de todo lo que se puede diseñar en fibra de carbono. Además, los tiempos de desarrollo son muy rápidos gracias al prototipado rápido con impresión 3D, lo que permite realizar ajustes y modificaciones en el diseño de los modelos experimentales en tiempos muy cortos.
La impresión 3D abre nuevas posibilidades en la fabricación de bicicletas y, en particular, de bicicletas eléctricas de montaña. Permite una mayor libertad en el diseño, reducción de peso, mejora de la resistencia y una mayor personalización, algo que ya ha entendido y está aplicando THOK.
El desafío compartido de THOK y Materialise
Para dar este salto, THOK ha buscado un compañero de viaje. La elegida ha sido Materialise, una sociedad belga con sedes en 20 países del mundo y especializada en la impresión 3D para los sectores aeroespacial, de la automoción y médico.
La tecnología es el SLM o Selective Laser Melting (fundido selectivo láser): se trata de un procedimiento de manufactura aditiva en el que se funde polvo metálico por medio de un láser. Para el THOK P4 se ha seleccionado una aleación de aluminio y silicio , ya que ha resultado ser la más adecuada en términos de fuerza, propiedades térmicas, peso y flexibilidad en los trabajos posteriores a su transformación.
Se trata de un material que permite crear formas únicas, resolviendo problemas de complejidad estructural que para una bici eléctrica requerirían numerosas piezas mecanizadas por control numérico (un proceso de producción mediante desbaste, que, por el contrario, arranca capas de material de un bloque en bruto) y moldes desechables.
Además, con esta aleación es posible crear modelos de mayor tamaño que con cualquier otro material utilizado en impresión 3D de metales, por lo que a menudo se la emplea en los campos aeroespacial y de los vehículos de carreras.
“Una cosa es hacer pruebas con prototipos fabricados con tubos redondos, que limitan las formas que es posible obtener y casi nunca permiten una integración óptima de las partes que componen una bici eléctrica de montaña; otra muy distintas es llevar a cabo este tipo de pruebas con prototipos de doble suspensión que se asemejan mucho, hasta en las formas, al producto final”, explica el diseñador industrial de THOK, Luca Burzio, quien se ocupa de lo relacionado con la ingeniería en los proyectos.
“Es imposible obtener un prototipo pedaleable y reproducir la integración necesaria con batería y motor utilizando un método tradicional. Hay componentes que se obtienen por hidroconformado, los cuales requieren moldes, y de los que, por este motivo, no sería posible obtener un prototipo de otra forma. Tampoco los prototipos de fibra de carbono son funcionales, ni aguantan largas sesiones de pruebas sobre el terreno. En ese sentido, esta que hemos realizado, la primera bici eléctrica de montaña con suspensión integral fabricada en su totalidad por impresión, resuelve un problema enorme”, continúa Burzio.
“Antes llevábamos a cabo revisiones sucesivas del proyecto, no menos de 3 prototipos de cuadro solo para el estudio antes de pasar a la realización del primer modelo funcional. Con el THOK P4, la primera revisión es ya un modelo con los espesores y las distancias típicas de la fibra de carbono, fabricado para ser ensamblado y sobre todo poder pedalear sobre él con unas sensaciones muy cercanas a las de la bici definitiva”, explica el director ejecutivo de THOK, Stefano Migliorini, que además es quien pone a prueba en primera persona este último prototipo, así como cualquier otro proyecto de THOK, comprobando si las decisiones tomadas son las adecuadas y barajando las modificaciones necesarias.
Este reto ha planteado a THOK y Materialise problemas que jamás habían tenido que afrontar antes y ha sido para ambos terreno de aprendizaje en todo lo relacionado con la interacción de las piezas imprimidas en metal y con el mecanizado de los alojamientos para los sistemas cinemáticos y de las zonas de conexión con otros componentes.
"El proyecto con THOK nos ha permitido ampliar nuestra experiencia en el sector de las bicicletas y en la impresión 3D de metales a un nuevo nivel. Esta colaboración nos ha dado la oportunidad de afinar nuestras capacidades en la manufactura aditiva de metales a la hora de hallar soluciones para las exigencias específicas de la empresa italiana", explica Simone Cannella, jefe de Desarrollo Comercial de Materialise.
