Amare il Carbonio.

Il cervello dell’emozione, la sua parte razionale e scientifica.
Frutto dei più attenti e precisi studi dei materiali e delle più moderne conoscenze ingegneristiche.

Perché solo chi ama il carbonio fino in fondo, lo conosce in ogni sua più piccola fibra.
E soprattutto sa che un vero telaio monoscocca può essere tale solo se realizzato in un unico pezzo.
Senza giunzioni e incollaggi tra i tubi.

Questo sarà il telaio della vostra prossima bicicletta.

UFS™ Technology

Telaio a unico guscio.
Swi One è il primo e unico vero monoscocca sul mercato, realizzato secondo la tecnologia UFS™, acronimo di Unishell Frame System.

Questa è la sola regola che conosciamo. Quella dell’eccellenza.
Immaginate un guscio d’uovo vuoto: chiuso e continuo, senza interruzioni di alcun tipo. L'Unishell Frame è un modello di scocca portante registrato e brevettato dalla Swisstech Engineering e si basa sulla integralità (triangolo anteriore e carro posteriore chiuso dagli alloggi per gli attacchi dei forcellini in alluminio) del telaio come monoscocca, cioè concepito da un unico stampo, con la funzione di incrementare la robustezza e la rigidità complessiva della struttura sia in torsione longitudinale che trasversale.

L’assenza di interruzione delle fibre di carbonio, offre al telaio il vantaggio di assorbire e scaricare omogeneamente, in tutta la sua lunghezza, l’energia passiva causata dalle sollecitazioni del terreno durante la corsa, trasformando la potenza erogata dall’atleta in massima propulsione.

Rispetto al modello di telaio comunemente chiamato “monoscocca” diffuso nelle sue varianti in numerosi modelli di biciclette da corsa, quello a scocca integrale portante assicura un inferiore peso complessivo, una maggiore sicurezza in caso d'impatto contro ostacoli ed asperità del terreno essendo la sua deformazione più progressiva, una grande resistenza ed una controllata rigidità strutturale, che consente grande reattività durante la guida.

Materiali

La chiave per aumentare le prestazioni strutturali del telaio è l’uso razionale delle molteplici caratteristiche della fibra di carbonio nelle diverse aree del telaio, caratteristiche che si basano principalmente sul peso e sul numero degli strati di laminato, sull’orientamento e sullo spessore.

Tutti i telai della SWI sono costruiti usando esclusivamente fibre UD, cioè uni-direzionali. A differenza dei prodotti in fibra di carbonio più consueti, che usano fibre intessute (con l'aspetto classico di tele incrociate), il carbonio UD è letteralmente un pezzo continuo di carbonio con filamenti disposti secondo un'unica direttrice.
I nostri telai, in alcune aree, arrivano ad avere anche 28 strati sottilissimi di laminato di carbonio UD, ognuno dei quali formato da varie pezze affiancate l’un l’altra come nella confezione di un abito. In totale un telaio arriva a contenere quasi 350 singole pezze di carbonio che vengono posizionate nello stampo prima della fase di riscaldamento e di formatura.

Queste pezze di materiale, che possono essere molto piccole o più grandi, sono disposte in strati con angolazioni diversi per ottenere differenti prestazioni: rigidità assiale e torsionale con cedimento controllato o massima resistenza.
La sovrapposizione di questi strati è estremamente importante per il risultato finale. Questo è il fattore chiave nella costruzione di un telaio “racing” in fibra di carbonio.
Sulla superficie dei nostri telai non verniciati, si possono vedere le pezze di fibra di carbonio attraverso la finitura trasparente. Ciò potrebbe sembrare un difetto: in realtà è un pregio di cui andiamo molto orgogliosi perché permette di mostrare questi particolari costruttivi e dimostrare non solo la qualità del lavoro a mano sul telaio, ma anche la qualità del telaio stesso già all'uscita dello stampo.

Per arrivare a produrre un telaio monoscocca così evoluto e leggero, abbiamo dovuto utilizzare delle forme di fibre composite così complesse che sarebbe impossibile ottenere la stessa perfezione senza l’aiuto di sofisticati macchinari di tessitura.
Ogni preforma di composito, che ha caratteristiche diverse per orientamento e peso, viene stesa all’interno dello stampo esattamente come predisposto in fase progettuale, secondo i dati calcolati dal computer.
Solo così è possibile ottenere lo standard di produzione dei telai secondo i requisiti minimi di sicurezza imposti dalla normativa ISO 4210-6:2014 (International Organization for Standardization).

La North Thin Ply Technology™ di Lausanne (Svizzera) è il fornitore ufficiale ed esclusivo di tutto il laminato di fibra di carbonio utilizzato nella produzione dei nostri telai.

TPT™ Thin Ply Technology

TPT è l'acronimo di Thin Ply Technology™, ovvero tecnologia degli strati sottili.
Semplicemente ed in altre parole, più sono sottili gli strati che costituiscono un laminato, a parità di spessore finale, maggiori saranno le sue proprietà meccaniche. Quindi, a parità di proprietà meccaniche, minore può essere lo spessore e quindi il suo peso.

Basandosi su questo principio si è sviluppata tutta una tecnologia che ha portato i filamenti di carbonio ad essere sempre più sottili, da 11 a 5 micron, in quanto è meglio avere moltissimi fili che uno solo a parità di peso e avere così tessuti sempre più sottili e leggeri.

La NTPT non usa il laminato convenzionale utilizzato nella costruzione della maggior parte dei telai in commercio: grazie all’esperienza fatta nella produzione di vele in fibra di carbonio per le barche dell’America’s Cup, acquista i filamenti e li tesse personalmente secondo una propria tecnologia brevettata e segreta. Per quel che ci è permesso di sapere, il processo viene eseguito con speciali macchine per la tessitura, per ottenere delle bobine di tessuto unidirezionale ed impregnato con resina epossidica che può raggiungere lo spessore di pochi centesimi di millimetro ed un peso di 15 grammi per metro quadrato.

Le bobine di tessuto pre-impregnato ottenute vengono poi trasferite ad una speciale macchinario che agendo su 3 assi, depone uno sull’altro vari strati di laminato con orientamenti diversi secondo le esigenze applicative.

Si ottiene così un unico tessuto multistrato pre-impregnato, nel nostro caso composto da 3 o 4 strati, orientati ad esempio 0°/+45°/-45°/90°.
In base alle diverse esigenze prestazionali ed ai differenti carichi di forza sopportati dalle varie zone del telaio, noi applichiamo i vari strati di questo laminato multistrato e multidirezionale all’interno dello stampo: il risultato finale sarà un telaio formato da ben 28 strati di laminato unidirezionale di carbonio, disposti a 0°, +-30°,+-45°, +-60° e 90°.

Ovviamente è più difficile maneggiare tessuti più leggeri e sottili, si impiega molto più tempo deporre molti strati di laminato, ma i vantaggi si vedono ed è per questo che noi ci siamo lanciati in questa direzione, malgrado il costo del laminato che risulta essere 10 volte superiore rispetto a quello convenzionale utilizzato dalla maggior parte dei produttori di telai per biciclette da corsa.

Questa tecnologia rivoluzionaria di realizzazione dei tessuti è un brevetto dalla North Thin Ply Technology™ di Cossonay (Svizzera) ed è frutto di anni di esperienze nella produzione delle vele in carbonio per le imbarcazione dell’America’s Cup.

Ingegneria

Molti tendono a pensare alle biciclette come macchine semplici: in realtà la progettazione di un telaio e lo studio dei carichi che deve sopportare sono molto complessi e difficili da analizzare e da simulare a causa dell'enorme quantità di variabili possibili.
Il processo inizia dalla modellazione delle superfici, che è stata eseguita utilizzando il software Rhinoceros™. Dopo aver scelto la forma esterna del telaio, si simulano anche il montaggio del movimento centrale e l’ingombro dei pedali e della corona, il posizionamento dei freni convenzionali e disco, il passaggio della catene sui foderi bassi e sul pacco pignoni, gli attacchi dei deragliatori e delle ruote, i passaggi dei cavi all’interno delle tubazioni, il reggisella e la forcella, nonché tutti gli accessori come ad esempio la batteria del cambio elettronico ed i porta borraccia.
E’ fondamentale che tutte queste simulazioni vengano eseguite con precisione millimetrica e perciò, per convalidare il disegno e per verificare che tutto sia stato progettato a regola d’arte, è stato realizzato il prototipo in scala 1:1 in policarbonato tramite prototipazione rapida con stampante 3D.

Analisi Elementi Finiti

Dopo l’approvazione, il disegno 3D viene processato per effettuare le analisi strutturali tramite il FEA o Analisi degli Elementi Finiti. Questo software suddivide il disegno 3D del telaio in tante mesh o geometrie semplici, dette appunto elementi finiti, ai quali viene applicato un modello matematico. Nel nostro caso simula il comportamento del telaio in base ai diversi casi di carico e di torsione conseguenti alle diverse condizioni di guida. L’analisi ha evidenziato i punti critici, dove i carichi durante l’utilizzo influiscono maggiormente sulla resistenza del telaio.
Con i risultati ottenuti e dopo le opportune modifiche, abbiamo potuto fissare i requisiti minimi di sicurezza, ottimizzando l’uso di materiale senza compromettere resistenza, rigidità e peso leggero.
Grazie al telaio realizzato in un unico pezzo, i carichi applicati vengono supportati dall’intera struttura in maniera omogenea, evitando così la formazione di aree di stress o di zone deboli.

Infine, abbiamo stabilito la forma ideale della struttura, le sezioni e le dimensioni delle tubazioni.
Questi dati ci hanno permesso di ottenere dal software di laminazione il calcolo finale del layup del telaio, che risulta composto da preforme tagliate di laminato UD disposte in più strati e di peso diverso, producendo così più rigidità e resistenza con minor uso di materiale.
Con il disegno del telaio finale ed i calcoli ottenuti, abbiamo inserito nuovamente i dati in Rhinoceros™ per creare un modello dettagliato di stampo.

La Swisstech ha sviluppato un processo innovativo per creare gli stampi dei propri telai, chiamato MMS™ (Modular Moulding System).
Si tratta di uno stampo a moduli, molto complesso e sofisticato, che permette di stampare i nostri telai in un’unica soluzione quindi in modo integrale.

Dovuto proprio al fatto di essere totalmente stampato in un unico pezzo e formato da 28 strati di laminato in fibra di carbonio molto sottili, il telaio della One possiede eccezionali caratteristiche meccaniche.

Il laminato di carbonio, composto da multistrati di fibra e resina, viene tagliato al plotter secondo preforme prestabilite in fase di progettazione, le quali vengono poi stese meticolosamente all’interno dello stampo una accanto o sopra all’altra nelle esatte posizioni definite (layup) dal software, in più strati orientati ed in diversi spessori secondo le linee di carico, con il vantaggio che con più strati sottili, a parità di spessore, il laminato può garantire resistenza maggiore ed a parità di resistenza permettere uno spessore inferiore, quindi più leggero.

Le pareti interne ed esterne del telaio dentro lo stampo vengono messe sotto vuoto tramite un sistema combinato composto da un sacco siliconico e da membrane in lattice per eliminare completamente l’aria e quindi evitare la formazione di bolle all’interno della struttura della fibra di carbonio.
Lo stampo viene quindi posto all’interno del forno autoclave ad una pressione di 6 bar ed alla temperatura di 120°.
La combinazione tra il vuoto interno e l’alta pressione esterna compatta l'architettura della fibra che risulta perfettamente omogenea e liscia, anche all’interno dei tubi.

Dettagli tecnici

Il peso del telaio della SWI One varia tra i 700 e gli 800 grammi, in rapporto delle taglie. Avremmo potuto anche spingerci al di sotto di tale soglia, ma abbiamo prudenzialmente preferito rimanere dentro questi limiti in attesa delle decisione da parte dell’UCI sui nuovi standard del peso delle biciclette.

Il tubo orizzontale, tubo di sterzo conico, tubo obliquo, tubo sella, movimento centrale PressFit da 86.5 mm asimmetrico e tutto il carro posteriore composto dai foderi bassi ed obliqui chiusi al vertice dagli attacchi del mozzo della ruota sono stati progettati per essere modellati e formati in un unico pezzo. 

Gli attacchi del mozzo della ruota posteriore sono formati da multistrati pieni in fibra di carbonio e stampati assieme al telaio, mentre i forcellini intercambiabili vengono inseriti e fissati tramite due viti e realizzati dal pieno in alluminio Ergal 7075 con macchine CNC a 5 assi.
Il peso dalla forcella anteriore è inferiore ai 350 grammi e viene fabbricata separatamente con lo stesso laminato di fibra di carbonio UD; è collegata al tubo sterzo tramite un gruppo di cuscinetti.

Il sistema del passaggio dei cavi interno è stato studiato e simulato al computer in modo che non ci siano contrasti nello scorrimento dei cavetti di acciaio. Anche il cavetto elettrico del cambio e dei tubi del sistema idraulico dei freni a disco corrono internamente al telaio.
L’entrata ed uscita dei cavi e dei tubi idraulici nel telaio avviene tramite appositi alloggi incavati nei quali vengono inserite delle boccole ferma guaina in alluminio rimuovibili per i cavi in acciaio e guarnizioni in gomma per i cavi elettrici ed i tubi idraulici. Il passaggio dei cavi sotto il movimento centrale avviene tramite tassello in materiale plastico autolubrificante e rimuovibile, fissato con una vite centrale.
L’uscita del cavo del deragliatore posteriore è stata creata tramite un apposito alloggio con boccola ferma guaina, che esce sopra il fodero basso di destra. Il telaio nasce distintamente con la predisposizione per cambio manuale oppure elettronico. Nel secondo caso viene realizzato senza gli alloggi destinati al passaggio dei cavi meccanici in acciaio, compreso quello sotto il movimento centrale.

Nella versione con freni a disco idraulici, il telaio è stato predisposto per i nuovi freni con standard “Flat Mount”, che vengono prodotti attualmente solo dalla Shimano e dalla Sram. Prima della verniciatura finale, il telaio viene controllato con appositi strumenti di precisione per verificare che tutte le quote siano millimetricamente uguali a quelle stabilite nel progetto.

I nostri telai escono dallo stampo già praticamente lucidi, non hanno bisogno di stuccature ma solo di una veloce levigatura per eliminare le immancabili linee di partizione dello stampo. Molti costruttori preferiscono verniciare i loro telai, per coprire le imperfezioni della lavorazione che hanno bisogno di essere stuccate, levigate e poi ricoperte con la verniciatura (un po' come succede in carrozzeria).

Noi utilizziamo due diverse tipologie di verniciatura, la prima è quella usata nel modello “racing” che è una semplice verniciatura protettiva trasparente molto leggera e pesa circa 50 grammi. La verniciatura esteticamente più “elegante” viene invece eseguita in più strati coprenti e pesa circa 150 grammi.

Tests

Per convalidare la progettazione, i prototipi dei nostri telai vengono testati tramite un regime di prova molto ampio, inizialmente quello di laboratorio, che viene certificato da laboratori esterni preposti.

I carichi di prova effettuati superano i requisiti minimi imposti dalla normativa ISO 4210-6:2014 (International Organization for Standardization) di almeno il 10 per cento, sia nella forza applicata nel crash test che nel numero dei cicli di prova di fatica. E poiché i test di laboratorio possono non riflettere esattamente la realtà, abbiamo attrezzato alcuni prototipi della SWI One con dei sensori per effettuare l’analisi dinamica dello stress strutturale nelle varie condizioni di guida, eseguita da un ciclista professionista.

I sensori estensimetrici/torsiometrici hanno dimostrato che flessione dovute ai carichi sono distribuiti in alcuni punti del telaio in modo leggermente diverso rispetto alle simulazioni effettuate. Lo stile di guida incide molto sui casi di carico, come nelle curve tipo carving, su una discesa veloce o nella vigorosa pedalata fuori sella, che mette alta tensione su tutto il sistema. I dati estensimetri, ci hanno obbligato a delle modifiche strutturali per aggiungere più forza e rigidità in alcune sezioni, pur mantenendo basso l'utilizzo totale di materiale per non compromettere il peso. Ad esempio, il movimento centrale che mette carico significativo sul retro del telaio, è stato modificato per aumentare la resistenza e la rigidità complessiva del sistema.

Abbiamo infine voluto confrontare il nostro telaio con alcuni acquistati sul mercato e costruiti con differenti tecnologie. In particolare abbiamo messo a confronto tre tecnologie diverse di costruzione di telai in fibra di carbonio: quelli fasciati costituiti con tubazioni indipendenti ed incollate tra loro, quelli a congiunzione costruiti da tubazioni pure indipendenti ed unite tramite gusci di congiunzione ed incollate, i monoscocca convenzionali che hanno solo il triangolo anteriore monoscocca e carro posteriore incollato.

I test in laboratorio e su strada hanno evidenziato che il nostro monoscocca integrale ha qualità meccaniche-strutturali superiori, poiché possiede migliori caratteristiche di rigidità ed elasticità longitudinale e torsionale in grado di assicurare più comfort e maggiore efficienza nella pedalata sia da seduti che durante il fuori sella.

Geometria

Per prima cosa abbiamo definito gli standard delle proporzioni da applicare nelle geometrie del telaio, elaborando al computer i dati inseriti nei database ottenuti grazie a centinaia di misurazioni biomeccaniche effettuate su ciclisti in laboratorio, generando così dei valori che rappresentassero il maggior numero di persone per ogni taglia.

Grazie a questo dato, abbiamo potuto stabilire le 12 taglie di base, che hanno uno scostamento di 1 solo centimetro l’una dall’altra, raggruppando così la quasi totalità delle possibili conformazioni del corpo umano, fermo restando l’eventualità di poter realizzare a richiesta anche dei telai sartoriali per le persone con misure particolari.

Il telaio della Swi One viene prodotto in 12 taglie dalla misura 50 alla 61cm. Il gap di un solo centimetro tra una misura all’altra e una gamma così ampia di misure ci permette di offrire al cliente la possibilità di trovare la giusta taglia con maggior probabilità.
I tempi di realizzazione del telaio standard è di circa 60 giorni.

A richiesta viene anche prodotto in forma “Custom Made”, cioè in base alla geometria ordinata dal cliente, creando uno stampo monoscocca esclusivo, con tempi di consegna previsti di circa 90 giorni.

SIZE505152535455565758596061
Wheel Size700 c700 c700 c700 c700 c700 c700 c700 c700 c700 c700 c700 c
Head Tube Angle70°70,5°71,1°71,8°72,5°73,2°73,5°73,5°73,5°73,5°73,5°73,5°
BB Drop686868686868686868686868
Head Tube Lenght106116128139150160173186198211224237
Front Centre563568572575578580586595604613622630
Rear Centre408408408408408408408408408408408408
Stack505518530542555567580592605617630642
Reach356361367372377382388393398404409414
Fork Offset434343434343434343434343
Seat Tube Angle73°73°73°73°73°73°73°73°73°73°73°73°
Top Tube511520529538547556565574583592601610
Prima dell’ordine è opportuno effettuare il test biomeccanico. Tramite una speciale bicicletta da laboratorio collegata ad un computer, sotto il controllo del biomeccanico, viene effettuato il check up completo dell'atleta con una scrupolosa misurazione corporea ed una attenta valutazione posturale. Il ciclista  pedalando sul ciclo simulatore viene analizzato nella sua azione e valutato nell’efficienza della pedalata con la scomposizione dell’analisi delle due gambe.
La finalità perseguita è quella di ottenere la massima rotondità di pedalata nelle varie condizioni di guida e, con continui e precisi aggiustamenti dell’assetto, visualizzare costantemente ed in tempo reale i parametri di efficienza espressa tramite apposito potenziometro, determinando la perfetta posizione “in sella” e quindi la “giusta taglia”.

Conclusioni

  • Tutto quello che abbiamo progettato per Swi One, è stato realizzato con la certezza che nulla è stato lasciato al caso e la consapevolezza di aver lavorato secondo criteri di massima qualità (state-of-the-art).
  • Per realizzare tutto questo abbiamo dovuto sostenere delle scelte “anticommerciali”, nel senso che non ci siamo mai chiesti “quanto costa” per non porre dei limiti al progetto.
  • Abbiamo applicato tutto il meglio della ricerca nel campo dello sviluppo di materiali compositi, dell’ingegneria e dell’elettronica, della tecnologia nei processi di lavorazione e progettazione, e li abbiamo integrati con tutte le altre componenti del sistema della mobilità, realizzando una innovativa ed unica tipologia di prodotto.
  • La One è una macchina da corsa molto evoluta e poiché non è costruita industrialmente, il numero di unità è limitato. 
  • Il telaio è sviluppato ed interamente prodotto in Svizzera con materiali molto costosi e quindi il prezzo non può essere paragonato a quello dei telai prodotti nei paesi asiatici.
  • La One viene prodotto in 12 taglie dalla misura 50 alla 61cm.
  • Nella versione “Custom Fit”, il telaio viene realizzato tramite uno stampo ad esclusivo uso di un solo cliente ed ha quindi un prezzo superiore a quello standard.
  • E’ un prodotto rivolto sia alle squadre di ciclismo professionistico che ai ciclisti esigenti che ricercano un prodotto molto prestigioso, di massima qualità ed esclusività “Made in Switzerland”.
  • I prezzi delle biciclette finite variano in base ai componenti e si possono calcolare sul nostro configuratore.
  • Il telaio è garantito a vita per tutti i vizi di fabbricazione e soddisfa i requisiti di sicurezza imposti dalla normativa ISO 4210-6:2014 ed i vincoli nelle geometrie previste dall’Union Cycliste Internationale (UCI).