زین دوچرخه‌‌ی ساخته شده با پرینت سه بعدی، انقلابی در حوزه دوچرخه سواری و تولید سریالی

زین دوچرخه‌‌ی ساخته شده با پرینت سه بعدی، انقلابی در حوزه دوچرخه سواری و تولید سریالی

نویسنده: تس بوسونو

تاریخ انتشار: ۲۷ اکتبر ۲۰۲۱

 

دوچرخه در قرن نوزدهم میلادی به شکل دوچرخه پنی فارتینگ وجود داشته است و در مسیر رسیدن به دوچرخه‌ای که امروز می‌شناسیم، دچار تحولات زیادی شده است. زین دوچرخه نیز از آن زمان تا به حال، تغییرات چشمگیری داشته است؛ برای نمونه در ساخت این وسیله در زمان‌های مختلف از تخته‌های چوبی گرفته تا فولاد سخت، چدن و اسفنج استفاده شده است. از آنجایی که سال‌ها است اسفنج استاندارد ساخت زین به حساب می‌آید، اکنون می‌بینیم دوران جدیدی برای صندلی‌های دوچرخه فرا رسیده است؛ در این دوران نوین، امید است با استفاده از طراحی هوشمند، مواد پیشرفته و پرینت سه بعدی، ایمنی، راحتی و عملکرد آن ارتقا یابد. شرکت‌های شریک با Carbon، OECHSLER و Specialized، با راه‌اندازی فناوری S-Works Romin Evo with Mirror، این مسیر نو را در زمینه تولید زین دوچرخه به سوی مراحل پیشرفته‌تری هدایت می‌کنند. این فناوری، محصول منحصر به فردی است که نه تنها مشخص می‌کند پرینت سه بعدی چقدر در پیشرفت دوچرخه سواری نقش دارد، بلکه حتی میزان توسعه محصول را تغییر می‌دهد.

آخرین وضعیت پیشرفت زین دوچرخه‌ای که با فناوری پرینت سه بعدی ساخته شده است قابل تحسین است، اما حقیقت آن است که این محصول بیشتر از این‌ها امکان توسعه داشته است. یک دوچرخه، برای آنکه نرم عمل کند به اجزای درگیر بسیاری وابسته است که هر جز باید بی هیچ عیب و نقصی وظیفه خود را انجام دهد. مشابه این امر برای توسعه زین S-Works Romin Evo نیز صدق می‌کند، به طوری که زین دوچرخه نیز شامل قطعاتی است که همزمان کار می‌کنند. در ادامه می‌بینیم که شرکت‌های Specialized، Carbon و OECHSLER هرکدام، مهارت‌ها و ظرفیت‌های خود را به میدان آورده‌اند و ثابت کردند که چگونه با داشتن یک روحیه خلاق، فناوری ساخت افزایشی قابل تکرار و تولید با روند کاری توسعه پذیر، در نهایت محصولی جدید تولید کنند که در مدت زمان کوتاه، آماده عرضه در بازار شود.

 

داستان زین دوچرخه

شرکت Specialized واقع در ایالات متحده، تولید کننده دوچرخه است؛ این شرکت با استفاده از رویکردی که بر پایه داده و فناوری پیشرو است، برای طراحی قطعات جدید دوچرخه بسیار تلاش کرد تا تجربه دوچرخه‌سواران را نیز بهبود یابد. زمانی رسید که Specialized دریافت، فرآیندهای ساخت و مواد همیشگی، توانایی ساخت زین‌های بهینه شده را ندارند، از این رو گامی فراتر نهاد و علاقه خود را برای همکاری با شرکت پرینت سه بعدی، Carbon اعلام کرد. Specialized می‌دانست که فناوری پرینت سه بعدی قابلیت‌های ساخت طراحی‌های جدید را دارد، بنابراین با استفاده از پرینتر مدل M 1 محصول Carbon، فعالیت خود را در توسعه و آزمایش زین‌های جدید آغاز کرد.

همزمان با آنکه Specialized اولین پرینتر M 1 خود را سال ۲۰۱۶ از شرکت Carbon دریافت کرد، شرکت Carbon نیز با یک شرکت آلمانی تولید کننده پلیمر به نام OECHSLER، یک پروژه مشترک آغاز کرد که موضوع آن تولید تجهیزات اصلی کالاهای ورزشی جهانی بود. آن‌ها با کمک هم، به یک فرآیند تولید، توسعه بخشیدند که هنوز هم جای رشد دارد و بر پایه فناوری سنتز نوری دیجیتال شرکت کربن (Carbon DlS) انجام می‌شود. به کمک این فناوری، کالاهایی را که با پرینت سه بعدی چاپ می‌شوند، در حجم عظیمی می‌توان تولید کرد. در حال حاضر شرکت OECHSLER، یکی از بزرگ‌ترین مجموعه‌های پرینت سه بعدی پلیمری را در اختیار دارد و تعداد پرینترهای این مجموعه در سراسر جهان به بیش از ۱۵۰ عدد می‌رسد. از سال ۲۰۱۹ میلادی تا کنون، شرکت OECHSLER، سالانه بیش از یک میلیون محصول تولید می‌کند که با فناوری پرینت سه بعدی ساخته می‌شوند.

سپس در سال ۲۰۲۰، سه شرکت Specialized، Carbon و OECHSLER همکاری رسمی خود را آغاز کردند تا با توسعه و صحت گذاری زین‌های جدید دوچرخه، تولید این محصول را گسترش دهند. نتیجه این همکاری، زین‌های مدل S-Works Romin Evo با فناوری Mirror  بود. طراحی زین‌ها بسیار خلاقانه است و در ادامه بیشتر به این موضوع می‌پردازیم، اما علاوه بر آن خوب است بدانید مدت زمان توسعه محصول نیز باورنکردنی بود. ساخت نمونه اولیه در ظرف چهار ماه کامل شد، و تنها دو ماه طول کشید تا شرکای پروژه فرآیند تولید سریالی محصول را ثبت کنند. ۱۰ ماه پس از آنکه که شرکت OECHSLER همکاری خود را با دو شرکت دیگر آغاز کرد، زین‌هایی که با فناوری پرینت سه بعدی نوآوری شده بودند، رونمایی شدند.

«دیدن تیم‌های OECHSLER، Specialized و Carbon که باهم کار می‌کردند حس خیلی خوبی داشت؛ سه تیم با کمک هم با سرعت بالا طراحی می‌کردند، چاپ می‌کردند، آزمایش می‌کردند و دوباره همه این‌ها را تکرار می‌کردند تا زین‌های جدید را توسعه دهند؛ به هنگام پیشرفت این محصول از همه مزیت‌های ممکن بهره گرفته شده است که تنها زمانی که در چنین مقیاسی از ساخت افزایشی استفاده کنید، متوجه چنین مزیت‌هایی خواهید شد.» این‌ها، سخنان کلی مک‌کارول گیلبرت، مدیر بخش توسعه کسب و کار شرکت Carbon بود.

زمان آن فرا رسیده که دوچرخه خود را زین کنید!

هدف از طراحی زین‌های مدل S-Works Romin Evo با قابلیت فناوری Mirror، دوچرخه سواری نمایشی بود. در دوچرخه سواری نمایشی، زین باید از نظر آیرودینامیکی و همینطور ارگونومیکی مناسب باشد. و البته تنها راحتی اهمیت ندارد: یک زین خوب سبب می‌شود لگن در حالت تعادل قرار بگیرد و سلامت بافت نرم بدن تامین شود؛ اینگونه خطر آسیب پذیری دوچرخه‌سوار نیز کاهش می‌یابد.

مدل S-Works Romin Evo با قابلیت Mirror، با این هدف طراحی شده است که تجربه فوق العاده‌ای در اختیار دوچرخه‌سواران قرار دهد و به لطف ساختار شبکه‌ای سه بعدی منحصر به فرد، این امر امکان پذیر شد. بیست و دو هزار نوار شبکه با ضخامت‌ها و سلول‌هایی با اندازه متغیر درون زین وجود دارد. به علاوه ویژگی‌های قابل تنظیم ضربه‌گیر و ویژگی برگشت پذیری از جمله مشخصات برجسته این محصول است. این زین در مقایسه با مثلا یک زین اسفنجی، ۱۸% فشار کمتری به هنگام نشستن وارد می‌کند (فشار کل، ۲۶% است). ۲۶ سانتی متر طول، و بین ۱۴.۳ تا ۱۵.۵ سانتی متر عرض یک زین با جرم ۱۹۰ گرم است.

نوع طراحی و ساختار زین‌هایی که با فناوری پرینت سه بعدی ساخته شده‌اند، از عوامل بسیاری تاثیر گرفته است. برای نمونه بازخورد آزمونگرهای دوچرخه سواری، داده‌های آزمایش فشار و تجربه چندین ساله شرکت Specialized در ساخت زین، از جمله مواردی بود که بر طراحی این محصول اثرگذار بوده است. نسخه نهایی محصول در تاریخ سپتامبر سال ۲۰۲۱ رونمایی شد، که خود آن نیز، در نتیجه نمونه‌های اولیه مختلفی حاصل شد. پیش از آن که محصول نهایی معرفی شود، شرکت‌ها ۱۴ طراحی متفاوت را نمونه‌سازی و تست کردند. بررسی هر کدام از این ۱۴ نسخه، مراحل چاپ سه بعدی، آزمایش، جمع آوری داده و تجزیه و تحلیل را شامل می‌شد که به طور میانگین برای هر یک از مدل‌ها ۲۱ روز زمان برد.

بعد از آنکه طراحی نهایی شبکه ساختاری انتخاب شد، شرکت OECHSLER در راستای بهینه سازی محصول و تولید سریالی، اصلاحاتی را در زمینه ارتقای سرعت تولید و بهبود عملکرد زین به انجام رساند و همچنین، اثرات زیست محیطی ناشی از تولید آن را تا جای ممکن کاهش بخشید. هسته مرکزی روند تولید سریالی شرکت OECHSLER را، فناوری DLS شرکت Carbon تشکیل می‌دهد. در این فناوری با استفاده از پرتاب دیجیتال نور (digital light projection) و مواد رزینی (در این محصول، از مواد الاستومر استفاده شده است)، امکان تولید قطعاتی که هندسه پیچیده دارند، به وجود می‌آید.

جالب است بدانید که شرکت OECHSLER، روشی از پردازش پس از تولید را نیز توسعه بخشیده است تا با این کار، محصول نهایی از ظاهر و بافت مات مطلوبی برخوردارد شود. توسعه روند پسا پردازش در مدت زمان کوتاهی حاصل شد: از زمان اولین آزمایش تا تولید سریالی محصول، آماده ساختن این فرآیند برای OESCHLER، تنها چهار ماه زمان برد.

مارکوس بیشوف، رئیس معاونت بخش فروش کالاهای ورزشی و تولیدات ساخت افزایشی شرکت OECHSLER می‌گوید: «در OECHSLER، همه تمرکز ما بر این است که چگونه ساخت افزایشی را در مقیاس صنعتی وارد کنیم و فرآیندهای تولید سریالی توانمند بسازیم.»

ایده زین‌های Works Romin-Evo، برای اولین در ذهن بلندپروازانه افراد تیم توسعه Specialized نقش بست؛ به لطف فناوری DLS شرکت Carbon به واقعیت پیوست و با کمک تخصص OECHSLER، به مرحله تولید سریالی رسید. زین‌های S-Works Romin-Evo با قابلیت Mirror، اتفاقات امید بخش و متفاوتی را از بهبود راحتی و عملکرد در آینده دوچرخه سواری نوید می‌دهند. به جز این، تولید این محصول سبب شد که روش جدیدی در توسعه، آزمایش و تولید شکل بگیرد که بسیار کارآمدتر و سریع‌تر است.