Des scanners 3D pour des vélos de course plus rapides

Dans l'univers du cyclisme olympique et professionnel, la gestion de la résistance est le levier de performance le plus important. Et grâce à l'utilisation combinée des dernières technologies de scan 3D portables, des analyses CFD (mécanique des fluides numériques), de l'expertise CAO, et de la conception créative, l'entreprise britannique Vorteq, en partenariat avec les ingénieurs de WX-R, a créé un vélo ultra-aérodynamique et donc plus rapide.

Jusqu' à 80 % de la résistance de l' air, ou traînée, à laquelle un cycliste est confronté est due à son corps, et les 20 % restants proviennent de son vélo. Admettons qu' un cycliste ait déjà rendu son corps le plus aérodynamique possible, par exemple en portant une combinaison optimisée par le scan 3D par rapport aux tenues cyclistes habituelles. La prochaine étape logique dans la quête de gains marginaux consiste à améliorer le vélo lui-même, ce qui permet des économies de temps et d' énergie majeures.

Forts de leurs nombreuses années d' expertise CFD acquise en travaillant dans la Formule 1 et le sport mécanique, en relevant les défis d' ingénierie les plus difficiles, et en fournissant des solutions puissantes à leurs clients, les ingénieurs de conception de Vorteq, se sont fixé l' objectif de créer le vélo de piste le plus rapide du monde.

Une aérodynamisation des vélos simplifiée top-chrono grâce au scan 3D
La première phase du projet a nécessité la numérisation de plusieurs vélos de course professionnels en haute résolution 3D. Après le scan, les modèles 3D des vélos ont été utilisés pour une analyse CFD de pointe combinée aux derniers tests et recherches en soufflerie, incluant l' analyse des habitudes de course kinésiologiques des cyclistes. Après quoi toutes ces données sont regroupées pour créer le vélo de piste aérodynamique suprême : le Vorteq WX-R.

Pour le scanner 3D, l' Artec Leo, un scanner 3D sans câble a été utilisé par Vorteq car il peut numériser un vélo de course professionnel en entier en moins d'une minute.

Sam Quilter, ingénieur en métrologie chez Vorteq, explique le déroulement du scan : « Avec notre scanner 3D, nous avons scanné plusieurs vélos pour obtenir des modèles numériques précis, que nous avons ensuite comparés dans notre système CFD pour voir les différences de traînée. Puis, nous avons apporté des ajustements structurels et des modifications aux modèles 3D afin d' améliorer les performances. De cette façon, nous avons pu extraire les meilleures caractéristiques de chaque vélo et les réunir dans un seul design, avec lequel nous avons avancé. »

Du cadre aux roues, modifier la flexion du carbone pour une diminution des chronos
Ils ont ensuite utilisé un autre scanner 3D plus précis, l' Artec Space Spider pour numériser précisément le cadre du vélo durant ce processus, mais également les pédales, la manivelle, et les essieux des roues.

« Il y avait un écart significatif car tous les cadres que nous scannions étaient en fibre de carbone. Et une certaine flexion a lieu lorsque vous augmentez autant en puissance. Nous voulions quantifier cela parce que nous savons que les cyclistes connaissent leurs vélos ainsi que leurs niveaux de flexion et de réactivité par cœur. Toutefois, une flexion trop élevée absorbera une partie de l' énergie du coureur étant donné que cette puissance est prise aux roues et dispersée dans le cadre. Nous devions également comprendre où la flexion avait lieu. » ajoute Sam Quilter.

Quilter et l' équipe de Vorteq ont créé leur propre workflow pour traiter les scans 3D afin d' optimiser la flexion des composantes du vélos pour éviter la perte d' énergie et ainsi les rendre plus rapides. « Nous importons les scans dans le logiciel de post-traitement Artec Studio, qui est très rapide pour le scan d'un vélo. Puis, nous nous assurons que tout est là et que tout semble correct. »

Après la phase de recherche et de développement, afin de donner vie à sa création, Vorteq s' est associée au fabricant de vélos britannique Worx, une entreprise qui, par le passé, a produit ses propres vélos de piste, mais rien de comparable au Vorteq WX-R.

Le Vorteq WX-R a déjà disputé des compétitions et devrait participer aux Jeux olympiques de Tokyo , repoussé en 2021. Les cyclistes participant aux Championnats du monde de cyclisme sur piste UCI ont d' ailleurs remporté deux médailles, 3 meilleurs temps de carrière, 2 records nationaux, et un nouveau record asiatique.

www.artec3d.com

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