L’ergonomia è quella branca della scienza che si occupa dell’interazione tra gli elementi all’interno di un sistema, i quali devono pertanto adeguarsi l’un l’altro attraverso una mirata progettazione che tenga conto di forma e funzione di ogni elemento coinvolto.

Inutile dire quanto tutto ciò sia importante per un mezzo come la bicicletta, ancor penalizzato da piccole imperfezioni che, insieme ad altre componenti, ne trattengono l’esplosione come veicolo di massa.

Oggi però le tecnologie per trovare delle soluzioni che rendano confortevoli i viaggi in bici ci sono e bisogna usarle, perché anche da loro dipende la diffusione di questo mezzo di trasporto. Grazie ai modelli matematici possiamo effettuare molto più rapidamente i test necessari per arrivare all’obiettivo: è questo il caso del manubrio, che può farci capire meglio come funzionino le cose.

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Piccoli grandi problemi ergonomici

Qualche giorno dopo aver comprato la mia prima e-bike mi sono reso conto che qualcosa non andava col manubrio. Le braccia mi dolevano, avvertivo male ai polsi, alle spalle e anche le mani le sentivo affaticate.

Provai a cambiare altezza della sella e, per quanto possibile, anche quella del manubrio stesso. Ma il problema era un altro, riguardava la forma (si trattava di uno di quei modelli dritti da mountain bike) e la posizione dell’elemento, non tanto il mio modo di guidare la bici. Dovetti così sostituirlo con uno piegato, da turismo, nel quale era anche possibile variare leggermente l’altezza. Le cose migliorarono drasticamente, sebbene rimanga tutt’oggi non pienamente soddisfatto e senta che ci potrebbe essere ancora margine di miglioramento. 

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L’importanza dell’ergonomia è un tema cardine per aziende come la Ergon International GmbH, con sede a Colbenza (Germania), che produce accessori per biciclette basati su questo principio.

Delle selle si è parlato (e anche noi l’abbiamo fatto) a lungo: abbiamo recensito vari modelli, messo a fuoco quali sono i problemi principali che possono venire a galla, esplorato il design di sedute inusuali e avveniristiche; ma la bicicletta dev’essere considerato come un sistema omogeneo che ospita un corpo, il quale deve essere comodo in tutte le sue componenti per evitare compensazioni che possono alla lunga portare disturbi di varia natura. 

Oggi, come avrete capito, ci occuperemo dei manubri, utilizzandoli come caso studio per comprendere in che modo, con l’ausilio tecnologico, attualmente si possano raggiungere risultati importanti in ergonomia.

Un caso esemplare: le impugnature

Le impugnature del manubrio svolgono un ruolo importante nel confort ciclistico. Secondo gli studi, una percentuale tra il 50 e il 90% di tutti i ciclisti soffre di dolori come quelli che ho descritto poco sopra. Risolvere questo problema significa sopratutto affidarsi a studi di natura scientifica e all’ergonomia, affiancandola in questo percorso alla tecnologia attualmente disponibile.

Ergon, in collaborazione con l’Istituto FraunHofer per la Resistenza Strutturale e l’Affidabilità del Sistema LBF, sta lavorando per dare una risposta a tutti quelle persone che aspettano con ansia di riceverne una: l’obiettivo è quello di produrre impugnature che il ciclista quasi non senta, che allevino lo sforzo sul polso, sulle spalle e che assorbano le vibrazioni durante le lunghe pedalate. 

La linea da seguire secondo ricercatori comprende l’utilizzo di software che restituiscano in forma digitale una serie di dati riguardanti il contatto della mano con l‘impugnatura. Per fare questo è stato necessario creare un modello virtuale sia della manopola che della mano e, su quello, effettuare i test variando di volta in volta parametri e caratteristiche quali forma, peso, materiali, texture superficiale, distribuzione della pressione, attributi della mano riguardanti geometria, pelle, muscoli, ossa, tessuti, ecc.

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Modelli virtuali per progettare tutta la bici, non solo i manubri

Le impugnature oggi sono spesso progettate in base all’esperienza, con il contributo di specialisti di ergonomia, designer e tecnici dei materiali. In questo modo si creano i prototipi iniziali che vengono testati e valutati dai ciclisti di prova. Il feedback dei tester però è soggettivo e spesso i risultati sono difficili da riprodurre“, afferma Jan Hansmann, scienziato di Fraunhofer LBF.

Per abbreviare le fasi di prova, progettare un processo di sviluppo più efficace e abbattere i costi, i partner del progetto hanno lavorato a stretto contatto per definire un metodo che consenta una verifica iniziale delle caratteristiche delle impugnature, da cui appunto deriva il modello di simulazione numerico.

Se si testano prototipi con materiali diversi, è necessario fabbricarli fisicamente, e questo comporta il passare ripetutamente attraverso il processo di stampaggio. Con il supporto della simulazione, sono necessarie meno ripetizioni e al posto di, diciamo, sei diversi prototipi, ne occorrono soltanto due” afferma ancora Hansmann, illustrando un vantaggio della digitalizzazione. “Siamo in grado di determinare le caratteristiche meccaniche iniziali ancor prima che venga prodotto un prototipo reale.” Inoltre il metodo può anche essere trasferito ad altri accessori, come la sella.

Per essere in grado di valutare diverse possibilità, il team di ricercatori ha effettuato ulteriori test, i cui risultati sono stati presi in considerazione nella simulazione: utilizzando i test di vibrazione in laboratorio, Hansmann e i suoi colleghi testano come queste influiscano sulla stanchezza delle braccia. I valori richiesti per la misurazione della forza sono stati determinati mediante elettromiografia (EMG).

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Simulazione, più vicini ai risultati dribblando i costi

Il nuovo metodo consente una valutazione iniziale e rapida delle impugnature senza dover fabbricare prototipi. Sebbene siano ancora necessarie le prove pratiche, la produzione di prototipi sperimentali è ridotta; inoltre, i test possono essere eseguiti tutto l’anno, indipendentemente dalla stagione, e il numero di soggetti del test può anche lui essere ridotto. Tutto ciò si traduce in un processo di sviluppo più rapido e snello.

Come se non bastasse, ci sono risparmi in termini di costi degli utensili e di produzione. “La digitalizzazione è molto importante per noi, quindi vogliamo continuare a costruire know-how in questo settore. Lo sviluppo delle impugnature per biciclette sarà probabilmente il primo di molti progetti che conduciamo con il supporto digitale“, sostiene Franc Arnold, CEO di Ergon International GmbH, sottolineando il successo della collaborazione.

In sostanza questo tipo approccio progettuale consente di avere a disposizione un simulatore che permette di trovare molto più rapidamente una forma adeguata alla funzione che deve svolgere, e, nel caso dei manubri (e della bicicletta in generale) questo è molto importante affinché vengano prodotti modelli sempre più confortevoli che aumentino la diffusione di questo mezzo, penalizzato ancora troppo, a mio modo di vedere, da tanti piccoli dettagli che sommati insieme provocano una pericolosa contrazione nel mercato. 

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