Vorteq, Artec Leo를 사용하여 초고속 WX-R 경주용 자전거를 제작해 생을 불어 넣다

프로와 올림픽 사이클의 세계에서 항력은 확실히 방해가 됩니다. 그러나 이제는 최첨단 CFD(전산 유체 역학) 분석, CAD 전문 기술 및 디자인 사고와 결합한 최신 휴대용 3D 스캐닝 기술을 통해 영국에 본사를 둔 회사인 Vorteq이 WX-R의 엔지니어들과 협력하여 공기를 가르고 이미 자전거 산업 전반에 걸쳐 풍파를 일으키고 있는 자전거를 만들었습니다.

Vorteq WX-R 트랙 자전거

라이더가 다루어야 하는 공기 저항 또는 항력의 최대 80%는 신체 때문이며, 나머지 20% 정도는 자전거에서 비롯된 것으로 그 숫자가 고정적인 것은 아닙니다. 라이더의 신체가 예를 들어 일반 자전거용 의류와 비교하여 CdA(항력 계수x면적)를 크게 줄여주는 Vorteq 스킨 슈트를 착용하여 이미 최대한 공기 역학적이라고 가정해 봅시다. 한계 이익을 추구하는 다음 단계는 자전거 자체를 유선형화하는 데 집중하는 것입니다. 그렇게 함으로써 시간과 에너지를 두드러지게 절약할 수 있습니다.

예를 들어, 5시간의 트라이애슬론 자전거 타기 단계에서 공기 역학적 자전거와 일반 경주용 자전거의 차이점은 결승선을 몇 분 더 빨리 통과하는 것을 의미할 수 있습니다. 그러나 더 빠른 자전거, 심지어 가장 강한 경쟁자 무리에서 벗어날 수 있는 자전거는 어떻습니까?

WX-R Vorteq 트랙 포크

수십 년 동안 경주용 자전거 제조업체는 아스팔트 위 최고의 장비를 만들기 위해 노력해 왔지만 대부분 경쟁사 디자인을 따라 디자인을 설계했습니다. 그 과정에서 때때로 풍동 및 CFD 테스트가 사용되었습니다. 그러나 한 가지 중요한 측면인 속도 방정식의 인간 측면은 대부분 무시되었습니다. 특히 자전거를 타는 방법은 물론 라이더 자신과 자전거는 함께 읽히기를 기다리는 진정한 데이터 백과사전을 의미합니다.

TotalSim 회사인 Vorteq의 설계 엔지니어팀은 Formula 1 및 모터스포츠와의 협력을 통해 얻은 수년간의 CFD 전문 지식을 사용하여 가장 까다로운 엔지니어링 과제를 해결하고 고객을 위한 더욱 강력한 솔루션을 제공하면서 세계에서 가장 빠른 트랙 자전거를 만드는 목표에 시선을 돌렸습니다.

Vorteq Tokyo Edition 핸들 바

이 프로젝트의 첫 단계에서는 고해상도 3D로 일련의 전문 레이싱 자전거를 디지털 방식으로 캡처해야 했습니다. 스캐닝 후, 자전거의 3D 모형은 라이더(자전거 소유자) 자신의 운동학적 자전거 타기 습관 분석을 포함하여 최신 풍동 테스트 및 연구와 결합한 최첨단 CFD 분석에 그리고 그 이후에 최고의 에어로 트랙(aero track) 자전거인 Vorteq WX-R을 만들기 위해 모든 것을 한데 모으는 데 사용되었습니다.

의심의 여지 없는 정확성, 캡처 속도 및 무선 기능에 대한 모든 요구 사항을 충족할 수 있는 전문 휴대용 3D 스캐너를 물색할 때 숨 막히는 색상으로 중간 크기의 물체를 캡처하도록 설계된 수상 경력에 빛나는 무선 3D 스캐너인 Artec Leo만이 선택권 안에 들었습니다. Artec 3D의 Ambassador인 Central Scanning에서 Vorteq에 권장하고 공급한 Artec Leo는 1분 안에 전문 경주용 자전거를 완벽하게 캡처할 수 있습니다.

Artec Leo

Central Scanning의 Alex Chung은 “Vorteq의 모회사인 TotalSim은 영국에서 2019년 1월에 대표 상품인 Artec Leo를 받은 최초의 기업으로 Artec Leo를 사용하여 성공에 성공을 거듭하였습니다. 이미 경험 있는 Artec 사용자가 된 Vorteq은 Artec Leo의 속도, 휴대성 및 기동성을 빠르게 활용하여 스키복 디자인 작업 흐름에서 상황을 완전히 바꿔 놓은 도구로 만들었고, 이것을 현장에서 라이더를 3D로 캡처하는 데 사용하고 있습니다. 그리고 이제 Vorteq WX-R 프로젝트를 통해 그들은 다시 한번 이 작업을 수행했으며, 이번에는 Leo의 타의 추종을 불허하는 스캔 성능과 유연성의 시너지 효과를 최대한 활용하여 진정으로 뛰어난 경주용 자전거를 만들었습니다. Central Scanning은 TotalSim과 Vorteq를 혁신 파트너로 지원하게 된 것에 자부심을 느끼고 있습니다”라고 말했습니다.

Artec Leo를 사용하여 SSEH 풍동에서 라이더와 자전거 3D 스캐닝

Vorteq의 계측 엔지니어인 Sam Quilter는 “Leo를 사용하여 다양한 자전거를 스캔하여 정확한 디지털 모형을 얻은 다음 CFD 시스템에서 이를 비교하여 항력 차이가 무엇인지 확인한 다음 성능을 높이기 위해 3D 모형에 구조적 조정과 수정을 했습니다. 이를 통해 여러 자전거에서 최고의 모형을 추출하여 우리가 추진한 하나의 디자인으로 만들 수 있었습니다”라고 스캐닝을 수행한 방법에 대해 설명했습니다.

Quilter는 이어 “동시에 설계 프로세스를 진행하는 동안 Silverstone의 풍동(SSEH)에서 이들 자전거의 라이더를 분석하여 자전거의 동력을 낮추는 방법과 이것이 전체 자전거에 미치는 영향을 정확하게 알았습니다. 그렇게 함으로써 얻은 매우 귀중한 데이터가 엄청나게 많았으며, 이는 진행 중인 자전거 설계에서 중요한 요소였습니다.

이 개발의 중간 단계에서도 3D 스캐닝이 어떻게 도움이 되었는지 한 가지 예를 들자면, 각 라이더의 자전거를 장착된 장치에 넣은 다음 굽힘과 휨이 얼마나 많이 생겼는지 보기 위해 크랭크 영역에 여러 수준의 하중을 가하여 프레임에 약간의 왜곡을 추가했습니다.  이 작업은 페달을 통해, 크랭크를 통해 가서 바퀴 축으로 나가는 물리적 현상을 재현하기 위해 최대 동력 생성까지 수행했습니다.  그런 다음 Artec Space Spider 3D 스캐너를 사용하여 이를 작업하는 동안 자전거의 프레임을 정확하게 캡처했으며, 이러한 스캔을 통해 프레임이 어떻게, 어디서 구부러졌는지 정확하게 보여주는 편차도를 생성했습니다.

우리가 스캔하는 모든 프레임은 탄소 섬유이었기 때문에 상당한 편차가 있었습니다. 그리고 많은 동력을 줄일 때 어느 정도의 굽힘이 있을 것입니다. 우리는 라이더의 피드백을 통해 그들은 자전거는 물론 자전거의 굽힘과 반응성 수준을 좋아한다는 것을 알고 있기에 이를 정량화하고자 했습니다. 그러나 굽힘이 너무 많으면 라이더는 에너지 일부를 빼앗깁니다. 그것은 바퀴에서 빼앗겨 프레임으로 사라지는 동력이기 때문입니다. 우리는 또한 굽힘이 발생하는 위치를 알아야 했습니다”라고 말했습니다.

Vorteq Tokyo 고정 위치 안장 마운트

Vorteq의 Quilter와 팀은 Artec Leo의 스캔을 처리하기 위한 특유의 작업 흐름을 고안했습니다. Quilter는 “우리는 스캔을 후처리 소프트웨어인 Artec Studio로 가져옵니다. 이는 자전거 스캔의 경우 의심할 여지 없이 빠릅니다. 그런 다음 모든 것이 좋아 보이고 빠진 것이 없는지 확인합니다. 이것은 결코 문제가 되지 않지만, 적어도 힐끗 쳐다보는 것이 항상 현명합니다. 그런 다음 지우개 도구를 사용하여 스캔에 있는 불필요한 데이터를 제거할 수도 있습니다. 그 후 기본 설정이 완벽하게 작동하므로 기본 설정으로 전역 정합을 수행합니다.

이 시점부터 우리는 구성 요소와 단단한 구조물에 대해 작업하기 때문에 Sharp Fusion을 수행할 것입니다. 반면 인체의 유기 해부학적 표면을 고려하여 스킨 슈트를 처리할 때는 Smooth Fusion이 가장 적합합니다. 반대로 Sharp Fusion은 자전거 모형에 필요한 모든 복잡한 기하학적 디테일을 유지합니다. 그런 다음 그것을 OBJ 파일로 Geomagic Wrap으로 내보내고 그 결과로 얻은 3D 모형을 맞춤형 CFD 시스템으로 보내기 전에 몇 가지 추가 설계 단계를 수행합니다”라고 말했습니다.

Vorteq Tokyo 4 Spoke 앞 바퀴

연구 개발 단계 후에 Vorteq는 창작을 구현하기 위해 과거에 자체 트랙 자전거를 제작한 영국 자전거 제조업체인 Worx와 파트너십을 맺었지만, Vorteq WX-R만큼 좋지 않았습니다.

Vorteq WX-R은 이미 경주 대회에서 질주하고 있으며, 도쿄 올림픽에 참가할 예정입니다. UCI 트랙 세계 선수권 대회에서 본격적으로 출전하여 2개의 메달, 3개의 평생 최고 기록, 2개의 국가 기록 및 새로운 아시아 기록에 기여했습니다.

베를린의 2020 UCI Track Cycling World Championships에서 Vorteq WX-R를 타고 승리를 향해 전력 질주하는 Azizulhasni Awang

Vorteq는 세계에서 가장 빠른 스킨 슈트 및 트랙 자전거를 만드는 것 외에도 영국 사무실 또는 전 세계 어디에서나 Artec Leo 및 Space Spider 스캐너를 사용하여 자전거 타기에 관련된 다양한 3D 스캔 서비스를 제공하고 있습니다.