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NVIDIA y Dell ayudan a Trek en la carrera hacia el éxito
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Los retos a los que se enfrenta Trek como fabricante de bicicletas de competición son parecidos a los de otras muchas compañías actuales: crear productos sólidos con materiales ligeros, detectar cuanto antes los defectos en la fase de diseño y reducir el tiempo que transcurre entre la elaboración del boceto y el prototipo físico. , un fabricante de bicicletas con sede en Wisconsin, es un buen ejemplo de cómo se puede utilizar la última tecnología NVIDIA® instalada en estaciones de trabajo Dell Precision™ para conseguir esos objetivos.

Cuando desarrolló su bicicleta de descenso Carbon Series 9.9, Trek tuvo que resolver el clásico problema de conseguir el equilibrio perfecto entre peso y resistencia. La máxima del deporte de la bicicleta que reza “menos peso igual a más rendimiento” no es aplicable al descenso en montaña. Las bicicletas utilizadas en esta modalidad necesitan ser sólidas y estables para no rajarse cuando se someten a presión.

Michael Hammond, diseñador industrial a cargo del equipo de diseño de la división de bicicletas de montaña de Trek, explica así las razones por las que eligieron NVIDIA: “Trek se fundó en 1976 con el objetivo de fabricar las mejores bicicletas del mundo. Dentro de la compañía, los diseñadores industriales velan por los intereses del usuario y están implicados en todo el proceso que va del desarrollo hasta la producción. El trabajo del grupo de diseño es asegurarse de que el rendimiento y la calidad de cada nueva bicicleta responda a las duras exigencias de Trek y sus clientes. Esta responsabilidad obliga también a poner las bicicletas en producción lo antes posible. Todos estos objetivos son los que nos condujeron hasta las GPU Quadro de NVIDIA. ”

Trek ha comercializado recientemente el modelo Carbon Session 9.9, la bicicleta de descenso en montaña más ligera que se ha fabricado jamás. Para crear un modelo tan avanzado, los diseñadores de la compañía tuvieron que echar mano de todos sus conocimientos y emplear lo último en herramientas de diseño, en concreto, el paquete de diseño CAD 3D SolidWorks ejecutado con procesamiento gráfico (GPU) profesionales NVIDIA Quadro®. El resultado de este entorno de trabajo es la bicicleta de descenso más rápida del mercado, cuyo diseño y prototipo estuvieron listos para producción aproximadamente en la mitad de tiempo. Es el modelo que utiliza el ganador de la copa mundial de 2011, Aaron Gwin.

EL RETO

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La producción de bicicletas presenta algunos problemas de diseño que son comunes a muchos fabricantes de la actualidad. El producto tiene que ser lo más ligero posible pero también sumamente resistente para soportar las duras pruebas a las que lo somete el ciclista. “Además - explica Hammond - tiene que ofrecer un diseño atractivo, desde la estructura y la estética, hasta cada detalle de su funcionalidad. Cada elemento de nuestros productos es claramente visible”

El modelo de la generación anterior, la Session 88, incorporaba un cuadro de aluminio y era la bicicleta de descenso más rápida cuando se comercializó, en 2008. Desde entonces, otras muchas compañías han sacado modelos similares y eso ha hecho que se estreche la ventaja competitiva de Trek.

El equipo de diseño de la empresa tuvo que encontrar la manera de utilizar materiales avanzados y la tecnología patentada OCLV (Optimum Compaction, Low Void) para crear un producto de nueva generación que tomase el relevo de la revolucionaria Session 88.

Necesitaban trasladar la geometría del cuadro de aluminio a un material más ligero pero notablemente más frágil y costoso como es la fibra de carbono, y equilibrar velocidad y durabilidad para hacer realidad el sueño de cualquier ciclista de descenso.

LA SOLUCIÓN

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El uso de la fibra de carbono permitiría a Trek conseguir muchos de sus objetivos, pero el diseño y la fabricación de bicicletas con este tipo de material es mucho más complicado que con las de aluminio. Las láminas de "tejido" tienen que extenderse a mano en moldes de acero abiertos de acuerdo con una disposición y unos tiempos muy exactos. Luego los moldes se cierran y se aplica presión para crear cada pieza. Diseñar la disposición de las láminas y determinar las especificaciones y las complejas superficies de las bicicletas de fibra de carbono es un proceso sofisticado.

Para afrontar el reto, Trek utilizó la aplicación SolidWorks de Dassault Systèmes en estaciones de trabajo Dell Precision dotadas de gráficos Quadro. Hammond cuenta así el proceso: “Sabíamos que teníamos que cumplir muchas condiciones para crear un producto tan complicado y disponíamos de poco tiempo para hacerlo. Por tanto, teníamos que ser capaces de conseguir tantas iteraciones de diseño como pudiéramos sin colapsar el sistema. Lo bueno es que todo funciona con Quadro”

EL RESULTADO

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Una vez determinados los parámetros iniciales del nuevo modelo, el equipo de Trek sólo tardó cuatro meses en sacar el primer prototipo físico tras probar y simular 20 conceptos. Antes de utilizar las GPU NVIDIA Quadro para diseñar sus productos, les llevaba el doble de tiempo llegar hasta la fase del prototipo y, en ese mismo periodo, sólo podían probar unos cuantos conceptos.

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Antes, necesitaban sacar cuatro o más modelos SLA (prototipos estereolitográficos) por proyecto a fin de ver el nivel de detalle necesario en la superficie y poder perfeccionar el concepto antes de construir el prototipo. Cada modelo costaba más de 2000 dólares y tardaba dos semanas en realizarse. Las simulaciones basadas en tecnología NVIDIA permitieron a la compañía ahorrarse los modelos SLA y los costes asociados.

Conseguir que el prototipo salga bien a la primera también es fundamental para reducir los costes de diseño. Cuesta decenas de miles de dólares configurar las herramientas de fabricación para un nuevo cuadro, eso suponiendo que no se necesiten correcciones ni reajustes de las herramientas. La posibilidad de introducir y simular cambios con rapidez y ver hasta los últimos detalles con claridad permitió a Trek concentrar sus esfuerzos en un solo prototipo, lo que, de nuevo, les ahorro grandes sumas de dinero.

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“Poder ver rápidamente las desviaciones y transiciones de la superficie en los modelos y simulaciones sin perder rendimiento fue esencial”, señala Hammond, que continúa diciendo: “Antes, no podíamos renderizar a la velocidad necesaria para comprobar en el software detalles como problemas de holguras en los platos y bielas, las ruedas y los cambios, o para determinar la fuerza de los distintos segmentos del cuadro. Al ejecutar las simulaciones 3D en SolidWorks, las tarjetas Quadro nos ayudaron a ver inmediatamente los puntos débiles en la estructura y corregirlos en el momento, lo que nos evitó el coste de hacer reajustes a posteriori. La mayor velocidad de las iteraciones en las simulaciones nos permitió también diseñar la bicicleta con menos costes y mecanizar el prototipo mucho más deprisa.”

Hammond explica: “Cada semana que nos retrasamos en poner una bicicleta en producción perdemos dinero en ventas potenciales y, en el caso de la Carbon Session 9.9, era importante, desde el punto de vista competitivo, sacarla al mercado lo antes posible."

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El especialista en descenso de montaña Aaron Gwin ganó el campeonato mundial de 2011 en esta modalidad montado sobre la nueva Carbon Session 9.9, de la que afirma: “Creo que la Carbon Session 9.9 está un paso por delante de cualquier otra bicicleta del mercado, lo que representa una gran ventaja, porque da mucha confianza competir sabiendo que llevas el mejor producto".

Hammond concluye diciendo: “Con la Carbon Session 9.9 conseguimos crear la mejor bicicleta de descenso de fibra de carbono jamás construida y no podríamos haberlo hecho sin la velocidad y la calidad de la GPU Quadro. Y lo mejor es que podemos utilizar esas mismas herramientas basadas en Quadro para mejorar la calidad y los plazos de producción de todos nuestros productos”.

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