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All’inizio c’era il tubo

I tubi hanno generalmente una sezione circolare. Tuttavia nello specifico, ed in particolare nel telaio della impec, i tubi non sono più semplicemente descrivibili in questo modo...

La perfetta bici da corsa - un concetto così antico - si distingue per la capacità di trasformare la maggior quantità di energia prodotta dal ciclista in spinta propulsiva diretta, senza interferire nel processo. Il telaio deve essere leggero e rigido, stabile e agile al tempo stesso.

Per creare un rapporto ottimale tra ognuna di queste qualità, per la impec ci siamo inizialmente concentrati nel design dei tubi del telaio. Volevamo dare ad ognuno di questi tubi una struttura tale da permettere l'assorbimento e la distribuzione ottimali di tutti i carichi su tutta la loro lunghezza.

L'idea effettivamente non era nuova per i nostri ingegneri e designer. Già da alcuni anni lavoravano a delle tecnologie che ci hanno permesso di ottimizzare i tubi del telaio in materiale composito in funzione delle sollecitazioni a cui sono sottoposti. I concetti «Tuned Compliance Concept» e «Force Specific Tubing» ad esempio sono innovazioni della BMC che permettono di ottenere maggiore stabilità, precisione nel controllo ed un maggior comfort di guida e che hanno avuto un'importanza fondamentale per lo sviluppo della impec.

Sapevamo bene dove un telaio dovesse essere più rigido per ottimizzare l'efficacia del ciclista. Sapevamo quale struttura dovesse avere un tubo del telaio perfetto - tra l'altro, la forma arrotondata è utile solo in casi isolati. E sapevamo che tale perfezione sarebbe rimasta un'utopia senza il processo di produzione perfetto. Era giunta l'ora di sviluppare il Load Specific Weave.

Il procedimento Load Specific Weave

 

La tecnologia impec n° 1 è il procedimento Load Specific Weave - LSW. Attraverso questo processo robotizzato vengono prodotti i tubi del telaio della impec. Ognuno di essi realizzato su misura in funzione dell'uso previsto e prodotto con una precisione verificabile...

LSW indica un procedimento complesso, in tre fasi, che alla fine porta alla produzione del tubo del telaio perfetto. Per farla breve le tre fasi sono le seguenti : avvolgimento, resinatura, taglio; il risultato è un tubo in carbonio semplice, perfetto, che deve essere solo verniciato, stampato e collegato con altri tubi, anch'essi realizzati mediante un processo impeccabile, per formare il telaio perfetto.

Un adeguato impiego della tecnica digitale ha portato alla trasparenza assoluta del Load Specific Weave. Per garantire ciò, il supporto di ogni pezzo in lavorazione viene dotato di una di matrice di dati che contiene tutti i programmi per le diverse fasi di processo a cui sono sottoposti i tubi del telaio della impec. Il sistema dà ai diversi robot i suoi comandi e contemporaneamente documenta tutti i dati rilevanti per ogni singolo pezzo.

Intrecciatura a carico specifico significa

  • trama con orientamento predefinito e preciso delle fibre di carbonio
  • angoli uguali su sezioni trasversali differenti
  • angoli differenti su sezioni trasversali uguali

 

 

Avvolgimento

Dando ora maggior spazio ai dettagli, la produzione della impec inizia in questo modo : un robot industriale afferra un supporto del materiale con il nucleo positivo del tubo da produrre. Quindi conduce questo nucleo verso una trecciatrice, simile a quelle utilizzate finora soprattutto per la produzione di funi d'acciaio. La matrice di dati viene letta ed ha inizio il processo di intrecciatura. Più di 100 bobine munite di fili sottilissimi corrono su linee dalla forma sinusoidale attraverso la trecciatrice ed intrecciano un tubo, privo di saldature, di fibre di carbonio attorno al stampo positivo che si trova al centro della trecciatrice. La compattezza del materiale e l'orientamento delle fibre vengono determinati dalla velocità di avanzamento e dalla forma del stampo positivo. L'avanzamento varia a seconda del carico specifico che il tubo deve poter sopportare in questo punto. Quando l'intreccio della struttura in carbonio è stato completato il tubo viene tagliato, il supporto con il materiale si allontana dal rullo di avvolgimento ed un altro nucleo prende posto nel macchinario di avvolgimento.

 

Resinatura

Nella fase di produzione successiva la rete in carbonio realizzata su misura diventa un tubo. Per ottenere la qualità produttiva desiderata abbiamo sviluppato il primo processo di resinatura per materiali compositi completamente automatizzato al mondo. Molte parti di esso costituiscono un segreto aziendale custodito gelosamente, ma senza alcuni dati basilari la storia della nascita del telaio perfetto è difficile da tramandare.

Al centro della seconda fase di processo vi sono le forme negative di tutti i tubi che costituiscono il telaio della impec. In questi stampi ha luogo la resinatura delle strutture in carbonio, in condizioni tenute sotto stretto controllo. Innanzitutto il stampo positivo, con la rete in carbonio precedentemente intrecciata in funzione delle sollecitazioni, viene inserito nella relativa forma. Successivamente, utilizzando un emulsionatore sull'estremità inferiore della forma viene pressata nello stampo una speciale resina bicomponente. Il pezzo rimane quindi nello stampo il tempo necessario perché si concluda il processo di indurimento.

Taglio

Ora passiamo all'ultima fase di processo del Load Specific Weave - la regolazione della lunghezza dei tubi. Anche questo processo è completamente automatizzato e viene preparato ed eseguito con estrema precisione da robot industriali. Fase 1: il tubo viene staccato dallo stampo assieme al stampo positivo. Fase 2: il supporto del materiale con il stampo positivo viene rimosso dal tubo. Fase 3: una sega di precisione con lame diamantate taglia il tubo alla lunghezza definitiva. Fase 4: il tubo pronto viene sottoposto al controllo finale ed infine alla verniciatura.

Il nodo gordiano

Noi sapevamo dove volevamo arrivare. Sapevamo come avremmo realizzato i tubi del telaio perfetti. Ma la risposta alla domanda su come sarebbe stato il collegamento perfetto di questi tubi era tutt'altra cosa...

Quando l'obiettivo è prestazioni al 100 %, la via per raggiungerlo è la qualità al 100 %. E quando l'obiettivo è la qualità al 100 %, la via per raggiungerlo è il controllo del processo al 100 %. Per definire i punti chiave del telaio impec ci siamo mossi su questo terreno estremo.

Eravamo alla ricerca di una soluzione in grado di soddisfare completamente tutti i requisiti che avevamo definito per la impec in quanto a peso, rigidità e qualità. Per quel che riguarda gli elementi di collegamento del telaio i nostri ingegneri hanno dovuto affrontare sfide particolari, perché la soluzione che alla fine abbiamo scelto non era ancora lontanamente riconoscibile quando abbiamo iniziato con lo sviluppo.

Costruzione, materiale e processo costruttivo. Questi tre aspetti degli elementi di collegamento del telaio costituivano il nodo gordiano della impec, impossibile da sciogliere con idee tradizionali. Tutto sembrava essere collegato in modo indissolubile. Fino a quando ci è venuta la semplice idea di realizzare gli elementi di collegamento del telaio della impec in due pezzi.

Un taglio netto ha poi portato alla tecnologia impec n° 2, lo Shell Node Concept, che prevede l'impiego di elementi di collegamento sui punti di incrocio del telaio formati non da manicotti monopezzo ma ognuno da due semigusci. Questi semigusci, denominati anche « shell », sono realizzati in materiale composito, sono estremamente resistenti e leggeri al tempo stesso, sono dotati di eccellenti proprietà ammortizzanti e possono essere collegati in modo assolutamente controllato e preciso con i tubi del telaio nella fase del mon taggio finale.

SNC - Il procedimento Shell Node Concept

La tecnologia impec n° 2 è lo Shell Node Concept - SNC. Con questa tecnica a semigusci molto resistente e precisa, anche gli elementi di collegamento del telaio della impec possono essere realizzati in modo tale da rendere possibile una garanzia a vita...

SNC indica la vera rivoluzione nella costruzione della impec. L'SNC ci permette di strutturare anche i punti di incrocio del telaio in modo tale da rendere possibile un controllo assoluto del processo. Tre aspetti dello Shell Node Concept sono particolarmente importanti in questo senso. Il design, il materiale e il processo.

Design
SNC è più di una semplice tecnologia. SNC è anche una filosofia di design. Con la tecnica a semigusci siamo riusciti a trasferire il concetto skeleton della BMC all'intero telaio. La impec porta il suo interno verso l'esterno, non nasconde nulla. Fondamentali per la perfetta qualità della impec sono tuttavia i valori interni dei singoli semigusci. La loro struttura a nervature definisce i punti di collegamento con i tubi del telaio con assoluta precisione, la geometria interna ed esterna degli shell è progettata in modo ottimizzato per i carichi che devono poter sopportare.

Materiale
Il procedimento SNC è possibile solo grazie ad un nuovo materiale composito, che può essere lavorato con il procedimento per stampaggio ad iniezione e dà la possibilità di sfruttare appieno le proprietà del carbonio. Il granulato impiegato è composto prevalentemente da fibre di carbonio ed una speciale resina bicomponente.

Analisi Mold-Flow
L'orientamento delle fibre in carbonio all'interno dei diversi shell può essere definito con precisione attraverso
un processo di simulazione, la cosiddetta analisi Mold-Flow, prima che i dati CADCADCAD finali passino al reparto costruzione. Con questa analisi Mold-Flow i nostri ingegneri sono riusciti a rendere visibile la parte interna del guscio. In questo modo abbiamo potuto documentare in modo chiaro ed ottimizzare costantemente i parametri di processo importanti per lo stampaggio ad iniezione quali la temperatura, il tempo di riempimento, la velocità di flusso e la fluidità.

Test e CT
Per verificare i risultati dell'analisi Mold-Flow, nella fase successiva sono stati costruiti gli strumenti per lo stampaggio ad iniezione ed è stata prodotta una piccola quantità di gusci che abbiamo poi sottoposto ad
una serie di test. Tra i test è compreso anche uno scan dei semigusci in un tomografo computerizzato. Questo consente di eseguire un controllo preciso dello spessore delle pareti e di verificare se nell'intera struttura sono presenti errori. Dopo che anche questi test sono stati eseguiti con esito positivo, non c'era più nessun ostacolo alla produzione di serie.

L'unione
Per collegare i tubi e i gusci con il telaio della impec in modo stabile, i gusci per prima cosa vengono inseriti in un sistema di supporti. Quindi questo supporto del telaio viene condotto ad una stazione di lavoro robotizzata. Il robot qui impiegato è dotato di un sistema di controllo ottico. Esso riconosce ogni singolo componente e definisce la quantità esatta e la posizione della colla per compositi da applicare. Per soddisfare anche in questo frangente le richieste in termini di qualità ogni punto di incollaggio viene controllato nuovamente prima che i tubi ed i gusci si uniscano definitivamente e per tutta la vita. Fissato saldamente al sistema di supporti, il telaio finito viene quindi indurito in un forno ed è quindi pronto per il controllo qualitativo finale, eseguito mediante un test statico. Il design aperto dei gusci ha creato le condizioni per far sì che anche l'ultima fase di lavoro nella produzione del telaio impec, l'incollaggio dei gusci con i tubi del telaio, avvenga in modo assolutamente trasparente in un processo controllato.

la finitura perfetta

La impec si distingue dal resto del mondo già a partire da un'osservazione superficiale. Per garantire la perfezione il suo telaio viene assemblato a partire da componenti singoli completamente privi di difetti e non necessita di nessuna rettifica. Tutti i componenti vengono finiti e controllati singolarmente e solo in seguito approvati per il montaggio finale.

L'impianto di verniciatura a comando digitale, nel quale gusci e tubi del telaio della impec ricevono la loro lucentezza, è assolutamente all'avanguardia, la verniciatura della impec soddisfa perfettamente tutte le condizioni ambientali e i requisiti qualitativi. Il sistema chiuso dispone di un sistema di separazione ad umido molto efficiente, produce poco spreco di vernice e lavora con vernici moderne e a basso contenuto di solventi. Della finitura perfetta si occupa « Hollow-Wrist », un robot di verniciatura a polso cavo particolarmente mobile che vernicia i componenti del telaio della impec in più strati bagnato su bagnato. Questa lavorazione garantisce una presa ottimale tra i diversi strati di vernice e quindi la miglior qualità.

Dopo la fase di verniciatura le strade dei semigusci e dei tubi del telaio si separano ancora una volta. Mentre i gusci vengono solo verniciati - il loro compito è quello di sottolineare le caratteristiche costruttive del telaio - i tubi del telaio arrivano in stamperia. Qui ricevono la rifinitura finale. Qui la impec riceve il suo marchio. Per la finitura grafica della impec abbiamo scelto da subito la stampa a tampone. Questa tecnica di stampa è l'unico processo completamente automatizzato eche può essere industrializzato per la stampa di superfici complesse, come ad esempio i tubi del telaio della impec. Il risultato, a livello qualitativo, è paragonabile ad una verniciatura. La stampa a tampone si inserisce quindi perfettamente nella filosofia produttiva della impec. Il procedimento si distingue in primo luogo per il fatto che i cuscini di supporto, i cosiddetti tamponi, trasferiscono il colore applicato alla superficie di stampa al 100 %. La stampa a colori è estremamente resistente agli agenti ambientali e ai graffi.

qualità dalla a alla z

La qualità che otteniamo con la impec è unica al mondo. È il risultato di un controllo totale, dalla prima all’ultima fase di lavoro. Solamente per la produzione dei tubi del telaio con il procedimento Load Specific Weave vengono documentati ed analizzati più di 60 diversi parametri di controllo. Il risultato è costituito da tubi del telaio che non necessitano di nessuna rettifica e non presentano infiltrazioni d’aria o difetti nella struttura in carbonio.

Lo stesso vale per la produzione degli elementi di collegamento del telaio della impec secondo lo Shell Node Concept, per la verniciatura dei tubi e dei gusci, per la stampa e soprattutto per il montaggio finale del telaio. Pezzi difettosi? Negativo. Garantito.

Quando l’ultima fase di produzione è conclusa, ogni singolo telaio impec viene sottoposto assieme alla forcella ad una prova di carico, nella quale deve provare la propria rigidità e resistenza. Il protocollo di una misurazione successiva chiarisce definitivamente se il telaio soddisfa gli estremi requisiti qualitativi per
la impec.

Inoltre dalla produzione vengono prelevati continuamente dei campioni che sottoponiamo ai cosiddetti test funzionali, che hanno tutti una cosa in comune : distruggono anche il telaio più robusto. L’obiettivo di questa distruzione controllata è ottenere dati relativi alla resistenza massima della impec. Questi dati ci permettono inoltre di capire se l’intero processo stia procedendo in linea con la filosofia zero difetti. Assolutamente coerente, assolutamente impec.