Terug naar bike

‘Ik wil een fiets die Jeffrey Hoogland heel houdt’

gepubliceerd op 12 december 2017

Een baanfiets ontwerpen die aerodynamisch, loeistijf én Jeffrey-proof is. Volgens ingenieur Rob Lokate van Pontis Engineering kan het. ‘Met meten en in kaart brengen kunnen we de piekkracht bij de start opvangen.’

“Nou, en dan hebben we de beste fiets”, besluit Rob Lokate zijn verhaal. De ingenieur lacht er bij, maar dat lijkt vooral te komen door de vanzelfsprekendheid waarmee hij het zegt. Als grap is het in ieder geval niet bedoeld. Hij is er daadwerkelijk van overtuigd dat de Nederlandse baanploeg straks in Tokyo een ultiem sprintmonster onder de billen heeft. “We weten nu al dat hij sneller is dan de huidige fiets. En er zit nog meer in. In de houding van de renners is nog ruimte voor verbetering. En in de materiaalstijfheid.”

“We weten nu al dat hij sneller is dan de huidige fiets.”

Rob Lokate, composite design engineer

Rob Lokate - composite design engineer

Simuleren & sparren

Dat laatste is zijn expertise. Rob Lokate is composite design engineer bij Pontis Engineering, een bedrijf gespecialiseerd in de ontwikkeling van geavanceerde composietproducten. Aanvankelijk waren dat vooral rotorbladen voor windturbines, tegenwoordig ook composiettoepassingen voor jachtbouw. En nu dus een baanfiets. De kerntaak van Rob is het maken van het zogenaamde structureel ontwerp. “De aerodynamisch ontwerper bedenkt de buitenkant, de vorm”, legt hij uit. “Ik ben verantwoordelijk voor het materiaal. Het structureel ontwerp is in feite de wijze waarop de carbonvezels worden gebruikt: welke vezels leg je in welke richting en hoeveel?”

Daarbij werkt hij nauw samen met de ontwerper van de fiets, Oskar van Dijk van Actiflow. “Hij heeft het frame getekend en aerodynamisch getest. In de computer simuleer ik impacttesten om de sterkte van het ontwerp te bepalen. Daarnaast kijk ik naar de stijfheid: de fiets is bedoeld voor sprinters, dus het frame mag niet te veel vervormen. Aan de hand van de resultaten geef ik aan wat ik nodig heb om de stijfheid en sterkte te verbeteren. Dan gaat Oskar kijken hoe hij mij tegemoet kan komen zonder aerodynamica in te leveren. Zo zijn we voortdurend met elkaar aan het sparren. Gelukkig kennen we elkaars vakgebied, en proberen we altijd met elkaar mee te denken. En als we ooit twijfelen welke kant we op moeten, dan hoeven we alleen maar aan het doel te denken: hoe komen die renners straks als snelste aan de finish?”

Heel houden

Voorlopig is er nog helemaal niets. De nieuwe fiets van de Nederlandse baanploeg bestaat alleen nog op papier en in de software van de ontwerpers. Maar zo’n digitaal 3D-model is alles wat Rob nodig heeft. “Bij het engineeren van de fiets vertrouwen we volledig op de simulaties: het uitgangspunt moet meteen goed zijn.”

Maar hoe weet Rob dat wat hij nu bedenkt in de praktijk net zo goed is? Dat zal voor een groot deel aankomen op de kwaliteit van het engineeren “Je kunt in de software een fiets op allerlei manieren belasten om zijn sterkte en stijfheid te testen. Maar als je één kritieke belastingsmethode mist, dan heb je een frame waar je niets aan hebt.” Glimlachend: “Best verontrustend eigenlijk.”

Een heel specifieke manier van belasten die alleen voorkomt op de baan, is de start. Omdat de fiets geen versnellingen heeft en een enorm verzet, oefent een baanrenner bij de start gigantische krachten uit op de frame. Rob: “Binnen de veiligheidsregels is het mogelijk een baanfiets te ontwerpen die Jeffrey Hoogland zo in tweeën trapt. We willen een fiets die hij heel houdt. Door alles te meten en in kaart te brengen, ben ik ervan overtuigd dat we de piekkracht bij de start kunnen opvangen.”

Prototypes

Een andere vereiste is dat de productie exact volgens de instructies van Pontis Engineering verloopt. Rob staat er dan ook met zijn neus bovenop als in mei 2018 de eerste prototypes in China van de band rollen. “Als de producent het carbon net even anders neerlegt, heeft de fiets al niet meer de eigenschappen zoals we die hebben gesimuleerd. Zodra het frame uit de mal komt, moet het aan alle gestelde eisen voldoen. Om dat zeker te weten, gaan we daar testen, zodat we waar nodig gelijk bij kunnen sturen.”

Daarna is het aan de renners om de fiets te testen: eerst alleen tijdens trainingen, vanaf begin 2019 bij wedstrijden. Ook nu, in de ontwerpfase, worden ze al volop betrokken. “Want uiteindelijk gaat het om wat zij willen.” De gesprekken tussen wetenschappers en renners is voor beiden even wennen. “Ik probeer hen zo te coachen dat zij zelf inzichtelijk kunnen krijgen wat ze willen. Zij moeten mij input geven, zodat ik de stijfheid precies zo kan krijgen zoals zij dat willen.”

“Als de producent het carbon net even anders neerlegt, heeft de fiets al niet meer de eigenschappen zoals we die hebben gesimuleerd.”

Rob Lokate, composite design engineer

Schuiven met materiaal

Als basis voor het hele project dient de huidige baanfiets: de Koga Kimera. Het frame werd ooit gebouwd voor Theo Bos in aanloop naar de Olympische Spelen in Peking 2008. Bijna tien jaar later doet het nog altijd dienst bij de Nederlandse baanploeg, en met reden. Rob: “De renners zijn er lyrisch over. Omdat het zo stijf is. Ze zeggen: ‘Ik kan rammen wat ik wil, die fiets vangt het allemaal op’.”

Ook het stuur geeft onderweg geen krimp. De stuurpen vinden de renners dan weer te slap. “Voor sprinters is een stijve stuurpen heel belangrijk, dat geeft hen vertrouwen. Het doel is om de nieuwe fiets nog beter in balans te brengen. Als je honderd gram carbon uit het stuur haalt en verplaatst naar het frame en stuurpen en dus het materiaal beter verdeelt, heb je een nog stijvere fiets.”

Dit is exact de reden waarom er niet alleen een nieuw frame wordt ontworpen, maar een complete fiets. “En dat is best uniek. Alles wat van carbon is, gaan we optimaliseren – behalve de wielen. Doordat we naar de gehele fiets kijken, kunnen we materiaal verschuiven van het frame naar bijvoorbeeld de stuurpen of de vork.” Korte stilte. “Nou, en dan heb je dus de beste fiets.”

Rest nog de vraag: hoe weet je als ontwerper wanneer de fiets af is? Want is er niet altijd iets wat nog beter kan? “De grootste winst pak je in het begin”, weet Rob. “Daarna wordt het schrapen, dan moet je er honderdduizend uur in stoppen voor 0,01 procent winst. Optimalisatie is nooit klaar. Als er oneindig veel geld is, dan kun je er zo de rest van je leven mee bezig kunnen zijn.”