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Grazie a NVIDIA e Dell, Trek realizza bici superlative
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Le sfide universali fronteggiate da Trek nel processo di realizzazione di una nuova generazione di bici da competizione sono uguali a quelle di moltissime altre aziende di oggi: creare prodotti di grande robustezza pur utilizzando materiali leggeri, individuare i difetti sin dalle prime fasi del processo di progettazione e ridurre i tempi necessari per passare da un bozzetto al prototipo effettivo. Trek Bicycle Corporation, un’azienda che produce biciclette con sede a Waterloo (Wisconsin), è un esempio di come l’applicazione delle più recenti tecnologie NVIDIA® all’interno di workstation Dell Precision™ possa agevolare o rivoluzionare il lavoro.

Trek si trovava di fronte alla classica sfida di trovare il rapporto ideale tra peso e sollecitazione nello sviluppo della sua mountain bike Carbon Series 9.9. La massima del ciclismo su strada secondo la quale un minor peso equivale a maggiori prestazioni non è trasferibile alle mountain bike da downhill (o DH, competizioni esclusivamente in discesa). Queste bici devono essere robuste e stabili in modo da non spezzarsi sotto la pressione.

“Trek è stata fondata nel 1976 con la missione di costruire le migliori bici del mondo”, ha dichiarato Michael Hammond, un senior industrial designer che guida il team di progettazione della divisione Mountain Bike di Trek. “All’interno di Trek, i progettisti industriali sono una sorta di avvocati delle aspirazioni dei clienti, e sono coinvolti in ogni fase, sino alla produzione vera e propria. Il compito del team di sviluppo è quello di accertarsi che le caratteristiche di prestazioni e la guidabilità di ogni nuova bici rispettino gli altissimi standard di Trek e dei suoi clienti. Oltre questa responsabilità, il reparto deve anche provvedere a rendere quanto più veloce possibile la fase di progettazione delle nostre bici. Per creare questa bici all’avanguardia, i progettisti di Trek hanno attinto al proprio impareggiabile know-how e hanno impiegato strumenti di progettazione egualmente innovativi, fra cui spiccano il software SolidWorks 3D CAD, eseguito con unità di elaborazione grafica (GPU) professionali NVIDIA Quadro®. Il risultato dell’ambiente Trek basato su Quadro è la bici da downhill più veloce sul mercato, progettata, prototipata e avviata alla produzione in metà del tempo mediamente necessario. Questo modello è stato usato da Aaron Gwin per vincere la coppa del mondo 2011 di specialità.

SFIDA

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La produzione di biciclette presenta obiettivi di progettazione in conflitto tra loro e comuni alla maggior parte degli attuali produttori. Il prodotto deve essere quanto più possibile leggero e resistente per sopportare le pesanti sollecitazioni alle quali la bici viene sottoposta in discesa. “Per giunta, una bici non può non presentarsi in modo esteticamente accattivante in ogni particolare, dal telaio sino alle sue più minute parti funzionali” ha dichiarato Hammond. “Ogni elemento dei nostri prodotti è chiaramente visibile.”

La precedente generazione di bici Trek, la Session 88, presentava un telaio in alluminio ed anch’essa ha potuto fregiarsi del titolo di bici da downhill più veloce del mondo al momento del suo lancio, nel 2008. Da allora, altre aziende hanno presentato prodotti concorrenziali e il vantaggio competitivo di Trek si è ridotto.

Il team di Trek ha dovuto specializzarsi nell’uso dei materiali più avanzati e brevettare la tecnologia OCLV (Optimum Compaction, Low Void) per creare un prodotto davvero all’avanguardia che potesse proseguire la tradizione di eccellenza avviata dalla rivoluzionaria sere Session 88.

I progettisti hanno dovuto trasferire le geometrie del telaio in alluminio nell’ambito dei ben più leggeri ma notoriamente più fragili e costosi materiali in fibra di carbonio, bilanciando velocità e durevolezza per realizzare la bici da sogno di ogni discesista.

SOLUZIONE

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L’uso della fibra di carbonio avrebbe permesso a Trek di raggiungere molti dei propri obiettivi. Tuttavia, le bivi in fibra di carbonio sono molto più complesse da progettare e costruire rispetto a quelle in alluminio. Si devono stendere manualmente “fogli” di materiale in carbonio in stampi di acciaio aperti, il tutto nel pieno rispetto di una precisa scaletta. Poi si chiudono gli stampi e si applica pressione per creare ciascuna parte. La progettazione nei minimi dettagli della disposizione iniziale e la determinazione delle specifiche e delle complicate superfici delle bici in carbonio sono procedimenti molto sofisticati.

Per superare queste problematiche, Trek ha deciso di usare Dassault Systèmes SolidWorks su workstation mobili Dell Precision con soluzioni grafiche Quadro. Secondo Hammond: “sapevamo di dover gestire procedimenti molto impegnativi per creare prodotti di questa complessità e avevamo davvero poco tempo a disposizione. Quindi abbiamo deciso di puntare a ridurre al minimo le iterazioni di progettazione per non farci rallentare troppo dalla fase di ideazione. Quadro ci ha permesso di tradurre in pratica alla perfezione questa nostra idea.”

IMPATTO

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Una volta ricavati i parametri iniziali della nuova bici, il team Trek ha impiegato appena quattro mesi per passare dal primo schizzo al prototipo vero e proprio, simulando e testando ben 20 concept. Prima di utilizzare le GPU NVIDIA Quadro per progettare i propri prodotti, il team impiegava il doppio per arrivare alla fase di prototipazione e riusciva a testare solo un pugno di concept durante questo periodo di tempo.

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In precedenza, il team Trek doveva eseguire printout completi del modello del telaio (prototipi SLA) quattro o più volte per progetto per riuscire a ottenere il livello di dettaglio superficiale necessario a perfezionare ogni singolo dettaglio prima di passare alla realizzazione del prototipo. Il costo di ogni printout poteva arrivare a 2.000 dollari e il suo completamento richiedeva almeno una settimana. Gli strumenti di simulazione basati su soluzioni NVIDIA consentono a Trek di saltare la fase dei printout e di risparmiare direttamente questi costi.

Realizzare un prototipo corretto al primo tentativo è una fase cruciale per ridurre le spese di progettazione. Sistemare gli strumenti per la progettazione di un nuovo telaio ha un costo di svariate decine di migliaia di dollari per ogni singolo tentativo, quindi è bene che non ci siano correzioni o ridefinizione degli strumenti da eseguire. La capacità di eseguire e simulare i cambiamenti con rapidità e di riuscire a cogliere con chiarezza anche i minimi dettagli ha permesso al team di Trek di limitare i propri sforzi a un singolo prototipo, risparmiando decine di migliaia di dollari.

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“Essere in grado di vedere, immediatamente e senza perdere performance, le deviazioni superficiali e le transizioni dei nostri modelli e simulazioni si è rivelato un vantaggio di importanza cruciale”, ha proseguito Hammond. “In precedenza, non riuscivamo a eseguire il rendering con sufficiente rapidità e quindi non ci era possibile verificare nel dettaglio cose come i problemi di spazio del carter, delle ruote e dei deragliatori, oppure prevedere correttamente la resistenza dei vari segmenti del telaio. Grazie alla realizzazione di simulazioni 3D in SolidWorks, le schede Quadro ci permettono di scoprire immediatamente i punti deboli della struttura del telaio. Questo ci consente di risolvere la situazione immediatamente senza costosi rifacimenti successivi. La reiterazione più rapida delle simulazioni significa che siamo in grado di progettare le bici con maggiore efficienza pur riducendo i costi, nonché di passare alla prototipazione molto più rapidamente.”

Hammond puntualizza: “ogni settimana di ritardo nell'avviamento della produzione di una bici ci fa perdere vendite potenziali e, di conseguenza, denaro. La Carbon Session 9.9, poi, doveva arrivare sul mercato quanto prima possibile.”

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In sella alla nuova Carbon Session 9.9, il professionista delle gare downhill Aaron Gwin ha conquistato l’edizione 2011 del campionato del mondo della specialità. “Penso che la Carbon Session 9.9 sia un passo avanti a tutte le altre bici disponibili. Questo è un grandissimo vantaggio: sapere di avere la bici migliore aumenta la fiducia nei propri mezzi”, ha dichiarato Gwin.

“Con la Carbon Session 9.9 siamo riusciti a creare la migliore bici da downhill in fibra di carbonio mai realizzata. Non avremmo potuto riuscirci senza la velocità e la qualità delle GPU Quadro”, ha concluso Hammond. “Ma l’aspetto migliore è che possiamo usare gli stessi strumenti basati su Quadro per migliorare qualità e time-to-market di tutti i nostri prodotti.”

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