Integración de SCANTECH NimbleTrack y PolyWorks para digitalización, control dimensional, ingeniería inversa y desarrollo de metodologías de ensayo
La industria de la bicicleta está experimentando una importante transformación tecnológica.
El crecimiento de las e-bikes, las cargo bikes, las bicicletas de uso urbano, las soluciones de logística de última milla y los nuevos conceptos de micromovilidad está aumentando la complejidad técnica de los productos y de sus respectivos componentes.
Actualmente, los fabricantes deben conciliar requisitos que a menudo resultan contradictorios: reducir la masa, aumentar la rigidez, garantizar la resistencia a la fatiga, mejorar el comportamiento dinámico, integrar sistemas eléctricos, asegurar la compatibilidad entre componentes y cumplir los requisitos de seguridad y rendimiento.
En este contexto, la validación geométrica ha dejado de ser únicamente una actividad final de control de calidad. Ha pasado a formar parte del propio proceso de ingeniería.
En este marco, NM3D Ibérica suministró a BIKiNNOV – Bike Value Innovation Center una solución integrada compuesta por el sistema de digitalización 3D SCANTECH NimbleTrack y la plataforma de metrología PolyWorks.
La combinación de estas tecnologías permite crear un flujo de trabajo completo, desde la adquisición de la geometría física hasta el análisis dimensional, la comparación con CAD, la documentación técnica y la ingeniería inversa.
Más allá del suministro de equipos y software, NM3D y BIKiNNOV mantienen una estrecha colaboración técnica, orientada a la aplicación práctica de la metrología 3D a las necesidades específicas de los fabricantes de bicicletas, e-bikes, cargo bikes, componentes y sistemas de movilidad.
Esta colaboración busca apoyar al sector en la definición de procedimientos de medición y en la creación de metodologías de ensayo adaptadas a las geometrías, los materiales, los procesos de fabricación y las condiciones de uso propias de estos productos.
El Reto Técnico de la Industria de la Bicicleta
Una bicicleta es un sistema mecánico formado por múltiples elementos estructural y funcionalmente interdependientes.
El comportamiento del producto final depende de la relación entre el cuadro, la horquilla, las ruedas, el sistema de dirección, el frenado, la transmisión, la suspensión, los puntos de fijación y las interfaces de montaje.
En las e-bikes y las cargo bikes, la complejidad aumenta debido a la integración de motores, baterías, sistemas electrónicos, estructuras de carga, mecanismos de inclinación, suspensiones específicas y geometrías de dirección diferenciadas.
Los Componentes Presentan con Frecuencia:
• estructuras tubulares soldadas;
• superficies orgánicas y secciones de geometría variable;
• componentes mecanizados con tolerancias funcionales;
• piezas forjadas, fundidas, inyectadas o impresas en 3D;
• laminados de fibra de carbono y otros materiales compuestos;
• interfaces de montaje distribuidas en diferentes planos;
• zonas de difícil acceso;
• requisitos de alineación entre ejes;
• deformaciones introducidas durante la soldadura, el curado, el mecanizado o el montaje;
• alteraciones geométricas después de ensayos de fatiga, carga estática o impacto.
La medición convencional por puntos puede resultar insuficiente para caracterizar íntegramente este tipo de producto.
La digitalización 3D permite adquirir miles o millones de puntos sobre la superficie del componente, generando una representación digital completa de la geometría real.
Una solución integrada: NimbleTrack y PolyWorks
The solution implemented at BIKiNNOV combines two complementary elements.
SCANTECH NimbleTrack: Adquisición Tridimensional
NimbleTrack permite digitalizar componentes de forma portátil y flexible, reduciendo las limitaciones asociadas a los cables, el desplazamiento de las piezas o la preparación compleja del espacio de medición.
El Sistema puede Utilizarse para Adquirir Geometrías de:
• cuadros completos;
• triángulos delanteros y traseros;
• horquillas rígidas o con suspensión;
• vainas y brazos estructurales;
• manillares, potencias y tijas;
• ruedas, llantas y bujes;
• bielas y componentes de transmisión;
• soportes de motor e interfaces de batería;
•portaequipajes y estructuras de carga;
• chasis y módulos de cargo bikes;
• componentes de plástico o metal;
• moldes, herramientas y dispositivos de control;
•prototipos funcionales;
• componentes de materiales compuestos.
La adquisición tridimensional puede realizarse en diferentes fases del desarrollo: prototipo inicial, primera pieza, preserie, producción, montaje o después del ensayo.
PolyWorks: Tratamiento, Control e Ingeniería Inversa
Los datos adquiridos con NimbleTrack se utilizan en PolyWorks para transformar la digitalización en una herramienta efectiva de ingeniería y control de calidad.
El Flujo de Trabajo puede Incluir:
• importación y organización de la nube de puntos o de la malla poligonal;
• definición del sistema de coordenadas de la pieza;
• alineación mediante referencias funcionales, elementos geométricos o superficies;
• alineaciones RPS, mediante datums o best-fit controlado;
• comparación entre la geometría medida y el modelo CAD nominal;
• mapas cromáticos de desviaciones;
• análisis de perfiles y secciones;
• extracción de círculos, cilindros, planos, ejes y otras geometrías;
• medición de distancias, diámetros, ángulos y posiciones;
• evaluación de planitud, perpendicularidad, paralelismo y coaxialidad;
• análisis de interfaces funcionales;
• comparación entre piezas o entre diferentes estados de un mismo componente;
•creación de informes dimensionales;
• creación de modelos de inspección repetibles;
• reparación y optimización de mallas;
• reconstrucción de superficies para ingeniería inversa;
• generación de geometría utilizable en procesos CAD, CAE o de fabricación.
Esta integración crea una continuidad entre la pieza física, la información metrológica y los procesos digitales de desarrollo de producto.
Metodología 1 — Validación Geométrica de Cuadros
La geometría del cuadro influye directamente en el montaje, el comportamiento dinámico, la ergonomía, la estabilidad y la compatibilidad con el resto de los componentes.
La Digitalización 3D permite Controlar Parámetros como:
• posición relativa del tubo de dirección;
•alineación del eje de pedalier;
•posición y orientación de las punteras;
•distancia entre ejes;
• simetría del triángulo trasero;
• alineación de los puntos de fijación;
• posición de las interfaces de los amortiguadores;
• geometría de las vainas;
• alineación de los soportes de freno;
• posición de las fijaciones de motores y baterías;
• desviaciones introducidas por la soldadura;
• deformaciones resultantes de los tratamientos térmicos;
• conformidad global con el CAD.
En lugar de analizar únicamente algunas cotas aisladas, el fabricante puede visualizar la distribución global de las desviaciones mediante mapas cromáticos y secciones tridimensionales.
Esto facilita la identificación de tendencias del proceso, deformaciones sistemáticas y zonas críticas.
Metodología 2 — Comparación Antes y Después de los Ensayos
Una de las aplicaciones más relevantes de la solución NimbleTrack–PolyWorks es la comparación geométrica del componente en diferentes estados.
Un cuadro, una horquilla, un manillar, una rueda o una estructura de carga pueden digitalizarse antes de un ensayo, creando un estado geométrico inicial de referencia.
Después del ensayo, el componente se vuelve a digitalizar siguiendo el mismo procedimiento.
PolyWorks Permite Entonces Comparar Ambos Estados y Cuantificar:
• deformación residual;
• desplazamiento de interfaces;
• variación de la alineación;
• rotación de elementos;
• alabeo de superficies;
• ovalización de secciones;
• variación de la distancia entre puntos funcionales;
• deformación de zonas soldadas;
• pérdida de simetría;
• pandeo local;
• alteraciones junto a uniones, refuerzos o puntos de carga.
Esta metodología puede complementar la instrumentación convencional utilizada en ensayos estáticos, dinámicos, de fatiga o de impacto.
Traditional sensors provide localised information during the test. After testing, 3D digitisation makes it possible to analyse the component's overall geometric change.
La combinación de ambos enfoques proporciona una interpretación más completa del comportamiento del producto.
Metodología 3 — Apoyo al Desarrollo de e-bikes
Las bicicletas con asistencia eléctrica presentan retos adicionales de integración mecánica.
El motor, la batería, el cableado y los sistemas de control deben incorporarse sin comprometer la rigidez, la resistencia, la ergonomía, la disipación térmica, el mantenimiento o el montaje.
La Digitalización 3D Puede Apoyar:
• la validación de la interfaz del motor con el cuadro;
• el control de la posición de los puntos de fijación;
• el análisis del alojamiento de la batería;
• la verificación de las holguras disponibles;
• el estudio de interferencias entre componentes;
• el control de soportes y tapas;
• la validación de piezas mecanizadas o fundidas;
• la digitalización de motores y baterías para estudios de packaging;
• el análisis del montaje entre el cuadro, la transmisión y la unidad motriz;
• el desarrollo de protecciones y componentes personalizados;
• la validación de prototipos fabricados mediante impresión 3D.
La información digitalizada puede utilizarse para comparar el producto real con la definición nominal o para crear una base geométrica cuando el CAD original no está disponible.
Metodología 4 — Cargo bikes y Estructuras de Carga
Las cargo bikes están sometidas a condiciones particulares de carga, distribución de masas, estabilidad y uso.
La presencia de plataformas, cajas, sistemas de suspensión, articulaciones, mecanismos de inclinación o múltiples ruedas plantea nuevos retos de medición.
En Estos Productos, la Solución Puede Utilizarse Para:
• controlar la geometría del chasis;
• verificar la alineación de las ruedas;
• analizar la posición de los ejes;
• validar geometrías de dirección;
• controlar estructuras de carga;
• medir interfaces de módulos y accesorios;
• analizar sistemas de inclinación;
• evaluar alteraciones geométricas después de los ensayos;
• controlar estructuras soldadas de mayores dimensiones;
• verificar el montaje de las suspensiones;
• analizar holguras e interferencias;
• comparar diferentes configuraciones de carga.
En los sistemas de dirección más complejos, pequeñas variaciones en la posición de los pivotes, tirantes o ejes pueden modificar el comportamiento del vehículo.
La digitalización 3D permite caracterizar la geometría montada y compararla con la intención de diseño.
Metodología 5 — Componentes de Fibra de Carbono y Materiales Compuestos
Los materiales compuestos permiten crear componentes ligeros, rígidos y con geometrías optimizadas, pero presentan retos específicos de fabricación y control.
La Digitalización Puede Apoyar el Análisis de:
• cuadros de carbono;
• horquillas;
• manillares;
• tijas;
• ruedas;
• componentes aerodinámicos;
• piezas fabricadas mediante moldeo;
• moldes y herramientas;
• prototipos de nuevos laminados.
Entre Las Posibles Aplicaciones se Encuentran:
• comparación de la superficie exterior con el CAD;
• control de deformaciones después del desmoldeo;
• validación de la geometría de los moldes;
• análisis de la línea de separación;
• verificación de interfaces mecanizadas;
• comparación entre cavidades o herramientas;
• control de piezas antes y después de los ensayos;
• generación de modelos digitales para el rediseño.
El análisis dimensional no sustituye a los métodos de inspección interna ni a la caracterización del material. Los complementa, aportando información geométrica sobre la forma exterior, las interfaces y las deformaciones del componente.
Metodología 6 — Ingeniería Inversa y Componentes Sin CAD
En la industria de la bicicleta, es frecuente tener que trabajar con componentes antiguos, muestras físicas, productos de proveedores o piezas cuyo modelo CAD no está disponible o no se corresponde con la versión fabricada.
En estos casos, NimbleTrack permite adquirir la geometría física y PolyWorks facilita la preparación del modelo digital.
El Proceso Puede Incluir:
1. digitalización integral del componente;
2. limpieza y optimización de la malla;
3. corrección de pequeños defectos de digitalización;
4. definición de los elementos geométricos funcionales;
5. reconstrucción de superficies;
6. creación de secciones;
7. extracción de curvas y contornos;
8. reconstrucción NURBS;
9. transferencia del modelo a CAD;
10. Validación del nuevo modelo con respecto a la digitalización original.
Este Proceso Puede Utilizarse Para Desarrollar:
• componentes de sustitución;
• adaptaciones;
• accesorios;
• dispositivos de montaje;
• herramientas;
• protecciones;
• interfaces para sensores;
• evoluciones de producto;
• versiones personalizadas.
Metodología 7 — Industrialización y Control de Proceso
La digitalización 3D también puede apoyar la transición del prototipo a la producción.
Durante la Industrialización, es Posible Comparar Diferentes Piezas e Identificar Variaciones Relacionadas con:
• proveedores;
• lotes de materia prima;
• dispositivos de soldadura;
• parámetros de proceso;
• tratamientos térmicos;
• herramientas de conformado;
• moldes;
• operaciones de acabado;
• secuencias de montaje.
PolyWorks permite preparar proyectos de inspección reutilizables, manteniendo las alineaciones, las características, las tolerancias y los informes.
De este modo, una metodología desarrollada durante la fase de prototipo puede adaptarse al control de la primera pieza, la preserie o la producción.
La Repetibilidad del Proceso de Análisis es Especialmente Importante Cuando se Pretende Comparar:
• varias unidades del mismo modelo;
• diferentes versiones del producto;
• piezas de distintos proveedores;
• componentes antes y después de modificaciones en el proceso;
• prototipos sucesivos;
• piezas conformes y no conformes.
Desarrollo Conjunto de Metodologías de Ensayo
La estrecha colaboración entre NM3D y BIKiNNOV va más allá de la instalación y el uso del sistema.
Ambas entidades trabajan conjuntamente para aplicar las tecnologías de digitalización y metrología a las necesidades concretas de la industria de la bicicleta y la movilidad.
El Objetivo es Desarrollar Metodologías Técnicamente Adecuadas a las Particularidades de cada Producto, Teniendo en cuenta:
• la función del componente;
• las condiciones de uso;
• las referencias geométricas relevantes;
• el proceso de fabricación;
• el material;
• el tipo de solicitación mecánica;
• el montaje en el producto final;
• la norma o especificación aplicable;
• el objetivo del ensayo;
• el nivel de incertidumbre necesario;
• los criterios de aceptación;
• la forma de presentación de los resultados.
Una metodología robusta debe definir claramente qué se mide, cuándo se mide, cómo se establece el sistema de referencia y de qué forma se comparan los resultados.
Un Procedimiento Habitual Puede Incluir:
1. Análisis del Producto
Identificación de las características críticas, las interfaces funcionales, las zonas de carga y los posibles modos de deformación.
2. Definición del Sistema de Referencia Metrológico
Selección de los datums, ejes, planos, puntos funcionales o referencias de montaje utilizados en la alineación.
3. Digitalización Inicial
Adquisición del estado geométrico del componente antes del ensayo.
4. Inspección Dimensional Inicial
Comparación con CAD, análisis de las características críticas y registro de las condiciones iniciales.
5. Realización del Ensayo
Aplicación de la carga, el ciclo de fatiga, el impacto o la condición funcional definida por la metodología aplicable.
6. Digitalización Final
Nueva adquisición tridimensional, manteniendo criterios compatibles con la digitalización inicial.
7. Comparación entre Estados
Cuantificación de las alteraciones geométricas e identificación de las zonas en las que se ha producido una mayor variación.
8. Correlación con el Resto de los Datos
Comparación de los resultados geométricos con fuerzas, desplazamientos, extensometría, imágenes, observaciones visuales u otros datos del ensayo.
9. Informe Técnico
Presentación de los resultados mediante mapas de desviaciones, secciones, cotas, gráficos, imágenes y conclusiones técnicas.
El desarrollo de metodologías propias o complementarias no significa automáticamente que dichas metodologías formen parte de un alcance de acreditación. Siempre que sea necesario realizar un ensayo acreditado, deberá confirmarse el alcance técnico aplicable.
Apoyo a los Fabricantes y Proveedores del Sector
La Solución Disponible en BIKiNNOV Puede Apoyar a Diferentes Agentes de la Cadena de Valor:
• fabricantes de bicicletas completas;
• fabricantes de e-bikes;
• fabricantes de cargo bikes;
• productores de cuadros y horquillas;
• fabricantes de componentes metálicos;
• empresas de mecanizado;
• empresas de soldadura;
• productores de piezas de plástico;
• fabricantes de componentes de carbono;
• productores de ruedas y llantas;
• fabricantes de sistemas de suspensión;
• fabricantes de frenos;
• productores de portaequipajes y estructuras de carga;
• integradores de motores y baterías;
• startups de movilidad;
• ingenierías y estudios de diseño;
• centros de investigación y desarrollo.
El apoyo puede comenzar en una fase inicial de concepto y continuar durante la creación de prototipos, la validación, el ensayo, la industrialización y el control de calidad.
Beneficios Para el Desarrollo de Producto
La Integración de NimbleTrack y PolyWorks, junto con la Capacidad Técnica Conjunta de NM3D y BIKiNNOV, Permite:
• transformar componentes físicos en información digital;
• agilizar el análisis de prototipos;
• identificar desviaciones antes de la industrialización;
• evaluar deformaciones después de los ensayos;
• mejorar la comunicación entre diseño, producción y calidad;
• respaldar las decisiones con datos dimensionales;
• reducir las iteraciones basadas únicamente en el método de prueba y error;
• documentar las modificaciones del producto;
• comparar proveedores y procesos;
• crear procedimientos repetibles;
• desarrollar componentes sin disponer del CAD;
• apoyar la preparación para ensayos de conformidad;
• aumentar la confianza técnica antes del lanzamiento al mercado.
Una Colaboración Técnica al Servicio de la Industria
La colaboración entre NM3D y BIKiNNOV crea una conexión directa entre la tecnología de medición, el conocimiento del sector, la capacidad de laboratorio y la aplicación industrial.
NM3D aporta experiencia en metrología 3D, digitalización, software de inspección, ingeniería inversa, implementación de procesos y formación técnica.
BIKiNNOV aporta conocimientos especializados sobre bicicletas, componentes, materiales, ensayos, movilidad y necesidades específicas de las empresas del sector.
Juntas, ambas entidades están preparadas para apoyar a los fabricantes en la resolución de problemas concretos de ingeniería, desde la primera digitalización de un prototipo hasta el análisis dimensional de un componente después del ensayo.
No se trata únicamente de adquirir una geometría.
Se trata de comprender el producto, definir qué debe medirse, construir un proceso técnicamente coherente y transformar los resultados en decisiones de ingeniería.
Conclusión
La integración de SCANTECH NimbleTrack y PolyWorks en BIKiNNOV refuerza la capacidad tecnológica disponible para la industria nacional de la bicicleta y la movilidad.
La solución permite combinar la digitalización 3D, el control dimensional, la comparación con CAD, el análisis de deformaciones, la ingeniería inversa y la documentación técnica en un flujo de trabajo integrado.
La estrecha colaboración entre NM3D y BIKiNNOV incorpora un componente esencial: la capacidad de adaptar estas tecnologías a las necesidades específicas de las bicicletas, las e-bikes, las cargo bikes y sus respectivos componentes.
En un sector en el que la seguridad, el rendimiento, la reducción de peso, la integración de sistemas y la velocidad de desarrollo son factores críticos, medir mejor significa desarrollar con mayor confianza.
NM3D y BIKiNNOV: tecnología, conocimiento y colaboración técnica al servicio de la nueva generación de movilidad.