スコープ、Artech 自転車ホイール用 Scalmalloy 3D プリントラチェットを発売

Scope は、高性能なハンドメイドのカーボンファイバーホイールを開発、販売するオランダのエンジニア、デザイナー、熱心なサイクリストのチームです。 2023 年 4 月、Antarctic Bear は、Scope 社が最先端の Artech 製品向けに、トポロジー最適化された新しい 3D プリントラチェットを発売したことを知りました。この製品は、真に軽量なホイールと最適な空力性能を兼ね備えた Scalmalloy 素材 (Scalmalloy は、AP Works 社が先進的な航空宇宙用途向けに開発した高強度のスカンジウムアルミニウムマグネシウム合金) でプリントされた高級消費者向け製品です。

△3Dプリントラチェット付きArtechホイールモデルのひとつ

自転車の車輪では、ラチェット機構は、特にギア付き自転車のリアハブの重要なコンポーネントであり、通常は 1 つ以上の爪とかみ合う歯で構成され、車輪が一方向 (前方) に自由に回転できるようにし、反対方向 (後方) に回転するのを防ぎます。

この機構は、自転車のフリーホイールまたはフライホイールシステムの機能にとって不可欠です。ライダーがペダルを前方に漕ぐと、ラチェットが噛み合い、車輪が回転して自転車が前進します。ただし、ライダーがペダルを踏むのをやめたり、後ろ向きにペダルを踏んだりすると、ラチェットが外れ、ペダルやチェーンを回転させずに車輪が自由に回転できるようになります。

△金属レーザー粉末床溶融結合（L-PBF）印刷プラットフォーム上で3Dプリントされたラチェット

ラチェットシステムにより、ペダルから後輪への動力伝達が効率的に行われるため、惰力走行のために常にペダルを踏む必要がなくなります。これは、ほとんどの現代の自転車に見られるシンプルですが効果的な設計です。あらゆる競争的なサイクリングイベントにおける軽量ホイールの重要性は過小評価できず、さまざまな点でライディング体験に影響を与えます。空気力学と軽量化の組み合わせにより、Artech は競合製品と一線を画しています。スコープは、Artech によってエアロホイールでツール・ド・フランスの登りステージを走れるようにし、自転車業界に革命をもたらしました。

未来の自転車ホイールの設計
Artech リムの形状は、Scope の Algorithm Enhanced Aerodynamics (AEA) テクノロジーによって定義され、最も空気力学的に優れたリムプロファイルを最適化して、最高の空気力学的パフォーマンスを保証します。 2017 年にデルフト工科大学 (航空宇宙工学) と共同で開発されたオリジナルの AEA アルゴリズムは 2D ベースで、最適化においてリムとタイヤの相互作用効果を考慮に入れていました。空気力学のベンチマークを再定義するために、Scope はアルゴリズムを改良し、コンポーネントを備えた完成したバイクを最適化に含めるようにしました。

エアロスケールの効果を研究するために、Scope 社は、エアロスケールありとエアロスケールなしの Artech リムの 3D プリントプロトタイプを作成しました。エアロスケール付きのリムでは、ヨー角が 10 度を超える場合と下回る場合で抗力が大幅に減少することが示されました。

△エアロスケールは、ヨー角10度以上および以下での抗力を大幅に低減します。英国シルバーストーン・スポーツ・エンジニアリング風洞で測定（2023年6月）。

未来の自転車の車輪を印刷する<br /> トポロジー最適化は、一連の荷重ケースと指定された設計空間に基づいてハブシェルの形状を最適化し、必要な強度を維持しながら最も軽量な設計を見つける数学的アルゴリズムです。

3D プリント技術によりトポロジー最適化の可能性が解き放たれ、極めて強力かつ軽量なホイール設計が実現します。 Artech のホイールシェルは、高性能アルミニウムスカンジウム合金である Scalmalloy を使用してドイツで 3D プリントされています。これは、ドイツの企業 APWorks が積層造形用に特別に開発した最初の合金の 1 つであり、現在は主に航空宇宙や F1 などの業界で使用されています。

ラチェットシステムの最適化された設計により、ラチェット歯のピーク張力が軽減され、ダイヤモンドのようなカーボンコーティングと組み合わせることで、Scope はより軽量なチタン素材を使用できるようになりました。これにより、Scope Race シリーズのスチール製ダイヤモンドラチェットに比べて重量が軽減されます。 Artech ホイールの価格は 4,000 ユーロで、安くはなく、多くのサイクリングのプロやサイクリング愛好家に適しています。

スコープ、Artech 自転車ホイール用 Scalmalloy 3D プリントラチェットを発売

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