Cuando se trata de andar en monopatín, las volteretas y agarres son geniales, pero el longboarding cuesta abajo es una locura. Alcanzando velocidades de más de 90 millas por hora, los practicantes de descenso combinan el skate y el surf en una explosión de adrenalina que tiene que ver con la velocidad. Claramente, mantener las ruedas unidas al tablero es fundamental para estos temerarios.
El “camión” de un patín es esa pieza en la parte inferior de la plataforma a la que están unidas las ruedas. Hecho de ejes, casquillos y pasadores, el camión es la interfaz entre las ruedas y la plataforma que le da al piloto el control necesario a través de cambios de peso, flexión y reacción al viaje de la placa. Es una parte bastante importante, por no decir lo más.
Y ahora, al igual que las piezas de aviones, los muebles y tantos otros objetos modernos, los monopatines están listos para cambiar, gracias a la optimización de la topología y la fabricación de aditivos metálicos.

Todas las vigas de celosía de la camioneta de skateboard de PhilippManger tienen menos de 1 milímetro de ancho. Cortesía de PhilippManger.

El estudiante de ingeniería de precisión y skater de descenso, PhilippManger, aplicó su experiencia acerca del camión de skateboard, porque en sus palabras, “Es la única pieza de skateboard que no se ha hecho antes, y encaja perfectamente para probar estas nuevas tecnologías”. Pero esta aventura, el proyecto TOST (TopologyOptimizedSkateboardTrucks), específicamente abastece al longboarddownhill. Los diseños tradicionales de monopatines funcionan para patinar en las calles, pero un estilo llamado camión pivotante invertido es mejor para longboard y skateboard de alta velocidad.

Nativo de Alemania, con más de 15 años de experiencia en el sector de la ingeniería, Manger se convirtió en un diseñador técnico de productos, aprendiendo CAD y diseño en 3D para trabajar en columnas de dirección para el Mini Cooper, entre muchos otros proyectos.

Trabajar en automóviles ayudó a Manger a abordar el rediseño del monopatín. “Me dio mucha preparación”, dice. “No importa lo que estés haciendo, la ingeniería es ingeniería. Si diseñas una pieza para un auto, no es muy diferente a la de una patín; ambos tienen diseño. Y tuve la oportunidad de aprender mucho sobre los métodos de diseño, lo que se llama construcciones paramétricas o modelado paramétrico. Probé muchas herramientas de CAD diferentes, y es muy práctico”.

Después de dejar la industria automotriz para estudiar ingeniería de precisión en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Jena en Alemania, Manger “se enamoró” del diseño generativo, así como de otras técnicas de optimización del diseño y fabricación aditiva.

Cuando se trató de rediseñar el camión pivotante inverso, Manger utilizó Autodesk Fusion 360 y Netfabb para ayudar a su optimización. Utilizando los parámetros y las restricciones de Manger para lograr la misma rigidez (o mayor) mientras se reduce el peso general, el software genera una estructura reticular optimizada. Los diseños de celosía inspirados en la naturaleza son complicadas construcciones en forma de bonel que parecen haber evolucionado a lo largo de millones de años. Las mejoras en peso, rendimiento y resistencia son importantes en industrias como la aeroespacial, pero un patín no es tan pesado, entonces, ¿qué tipo de rendimiento ofrece una skateboard-camioneta optimizada para topología?

“En términos de descenso en patín, si intentas frenar de 80 kilómetros por hora en un tablero que pesa 5 kilogramos, es más difícil que un tablero de 3 o 4 kilogramos, por lo que facilita todo el manejo”, dice Manger. Pero también está considerando toda la experiencia, no solo la parte divertida: los longboarders tienen que caminar largas colinas para patinar, así que cualquier reducción de peso también hará que la tabla sea más fácil de transportar.

Copiar la naturaleza con láser

La mayoría de los tradicionales monopatines son de aluminio; Manger usó el titanio mucho más pesado, pero el patrón de celosía requería mucho menos material, lo que hacía que el camión fuera mucho más liviano. “El titanio tiene casi el doble de densidad que el aluminio, por lo que fue un desafío”, dice. “Pero el gran cambio fue que la parte superior móvil del camión, llamada percha, es normalmente una rueda con un eje de acero dentro de un cuerpo de aluminio. Mis dos diseños de suspensión están hechos de una sola pieza, y los ejes también son huecos, con la retícula yendo dentro del eje”.

Manger llama al proceso “diseño híbrido, que combina formas orgánicas con estructuras de celosía”, evocando secciones transversales de la clase de biología. Piensa en un esqueleto de pájaro al principio, y luego profundiza en el diseño del hueso. En lugar de ser en su mayoría sólidos, los huesos de las aves son casi completamente huecos, el resultado de millones de años de evolución. Contienen celosías complicadas que proporcionan integridad estructural con el menor material posible para garantizar una baja masa, un requisito previo para el vuelo. Y la filosofía detrás del Proyecto TOST fue de hecho, como Manger se presentó a los socios potenciales, una intención de “copiar la naturaleza”.

Muchas piezas optimizadas para la topología como la camioneta Manger son imposibles de fabricar tradicionalmente. Las técnicas de fresado o fundición no tienen la delicadeza de eliminar material en medio de esa maraña de detalles. Todas las vigas de celosía en los prototipos de Project TOST tenían menos de un milímetro de ancho, lo que impidió esos métodos y al mismo tiempo dio un salto cualitativo al proyecto. “Fue un objetivo investigar el límite para la fabricación de aditivos metálicos, el tamaño mínimo de la función”, dice Manger.

Eso hizo que el socio de fabricación correcto fuera crítico, y Manger lo encontró en Fraunhofer IWU, un gran nombre en la I + D de tecnología de producción alemana. “El enfoque del Instituto está en la fabricación de aditivos metálicos y otros diseños livianos, por lo que fue el socio perfecto”, dice Manger. “Me alegré de encontrar una organización tan grande para trabajar, y me apoyaron con el acceso a las instalaciones de construcción y fabricación, especialmente a GE Concept Laser M2, que es una máquina de fusión por haz de láser. Me dio muchos conocimientos”.

CoolMeans a un fin práctico

El proceso de alinear socios, recopilar y sintetizar datos, y diseñar ha sido un trabajo de ensueño para Manger, trabajando mejor de lo que él imaginaba y con un solo contratiempo. “Solo tuvimos una falla en el proceso de construcción, pero el camión funcionó desde la primera vez”, dice. “Muestra lo bueno que es el software porque analicé todo y lo preparé para el proceso de construcción desde el principio”.

Hasta el momento, Manger no tiene planes formales para comercializar el nuevo y futurista monopatín. Todavía no es económicamente competitivo con la fabricación tradicional de camiones (Manger dice que tomaría unos años más para llegar allí). Además, el objetivo del Proyecto TOST en todo momento fue permitir una prueba de concepto.

Él dice que el proyecto está dando frutos debido a los contactos de la industria, las empresas seriamente interesadas en la tecnología, la atención centrada en el proyecto y la gran cantidad de premios que ha recibido en ferias y convenciones.

“El proyecto no era realmente sobre la creación de un monopatín – camión “, dice. “Se trataba más de encontrar nuevas formas para diseños livianos para la fabricación de aditivos metálicos. Project TOST muestra nuevos enfoques a partir de la combinación de formas orgánicas y estructuras reticulares. Los monopatines son una demostración que todos pueden entender”.

Fuente: Autodesk Journal