Black magic: How carbon fibre bicycle frames are made

tämän sisällön tarjoaa Allied Cycle Works. Lue lisää sponsoroiduista sisältökäytännöistämme täältä.

poimi mitä tahansa markkinointimateriaalia monilta pyörämerkeiltä, jotka tarjoavat hiilikuiturungon, ja tulet varmasti hukkumaan epämääräiseen jargoniin käytetyistä materiaaleista ja rakennustavoista. Katso tarkemmin ja huomaat, että niin monet brändit puhuvat oikeastaan samanlaisista asioista, ja silti lopputulos on usein niin vaihteleva.

aivan kuten Michelin-tähden ravintolan kokki kertoo, raaka-aineet ovat vain yksi osa lopputuotetta. Anna ne identtiset ainekset toiselle kokille, niin lopputulos on varmasti erilainen. Se ei ehkä ole huonompi, mutta maut, tekstuurit ja esillepano vaihtelevat huomattavasti. Käyttämällä hiilikuitua tehdä runko ei eroa, ja tässä analogiassa, Yksityiskohtainen suunnittelu, oikea materiaalin valinta, layup suunnittelu, ja valmistus johdonmukaisuus kaikki yhdistää erottaa persoonittajat asiantuntijoista, ja jopa asiantuntijat toisistaan.

Joten miten hiilikuitua tarkalleen käytetään rungon tekemiseen? Mitkä ovat eri rakennustavat? Miksi termi itsessään on pyöräilyn maailmassa niin harhaanjohtava? Ja jos raaka-aineet ovat samat, miksi yksi runko toimii paremmin kuin toinen? Kaiken tämän ja muun tutkimiseen saimme apua Allied Cycle Worksin yhdysvaltalaisilta hiilinvalmistusvelhoilta (Hia Velo-tuotemerkki) ja Luescher Teknikin australialaiselta hiilenkorjausasiantuntijalta Raoul Luescherilta, jotta he saisivat tietoa kehysten valmistuksen mustasta magiasta.

mitä hiilikuitu on?

ennen kuin ryhdytään perinpohjaisesti selvittämään, miten kehykseen päädytään, pitäisi aloittaa raaka-aineen selittäminen. Hiilikuitu aloittaa matkansa polymeerinä, joka prosessoidaan erilaisten lämmitysvaiheiden kautta pitkiksi hiiliatomien säikeiksi. Nämä pitkät langat eli rihmastot ovat kukin halkaisijaltaan noin 5-10 mikronia, 10-20 kertaa pienempiä kuin ihmisen keskimääräiset hiukset.

Hiilikuitufilamentit ovat kuin äärimmäisen hienoja hiuksia.

nämä yksittäiset filamentit niputetaan sitten yhteen ohueksi nauhaksi eli vetimeksi. Samoin kuin Lanka muuttuu naruksi, josta sitten tulee köysi, hiilikuitufilamentit muodostavat yhdessä jotain erittäin kevyttä ja vahvaa.

hinaajaa kohti käytettävien säikeiden määrä on pyöräilymaailmassa yleinen metriikka, ja se mitataan tyypillisesti tuhansissa. Esimerkiksi 3 000 filamentilla varustetulle hiilivedylle annetaan tyypillisesti nimitys 3K; 6 000 filamentille on 6K ja niin edelleen.

yksittäisten kuitujen todellinen lujuus ja jäykkyys voivat myös vaihdella, ja jäykkyyttä kuvataan moduulina. Suurempi modulus saavutetaan jalostamalla hehkulangan tuotantoprosessia yhä enemmän, kuorimalla jokainen hehkulanka yhä alemmas ja tekemällä siitä vähitellen tasaisempaa ja ohuempaa. Vaikka nämä ohuemmat filamentit ovat enemmän resursseja vaativia, ne myös istuvat tiukemmin yhteen hinauksessa ja lisäävät hinauksen jäykkyyttä kokonaisuudessaan. Suurempi modulus liittyy kuitenkin lisääntyneeseen haurauteen, koska jokainen hehkulanka on ohuempi.

Modulus on termi, jota usein heitellään markkinointimateriaaleissa, ja tärkeintä on tietää, että moduluksen kuvauksessa ei ole standardointia ainakaan polkupyöräteollisuudessa: yhden brändin väitetty ”ultra high modulus” – materiaali saattaa itse asiassa olla joustavampaa kuin toisen brändin ”low modulus” – hiili. Tärkeintä on se, miten näitä erilaisia hiilijäykkyyksiä käytetään, ja parhaat kehykset käyttävät aina modulisekoitusta.

hiilikuidusta komposiittiin

hiilikuidusta valmistetut rouheet eivät sinänsä ole käyttökelpoisia, sillä tässä vaiheessa ne ovat vain kuivia, taipuisia materiaalinpaloja. Tässä paljastuu yksi harhaanjohtavampi Elementti. Kaikki pyöräilyssä käytettävä hiilikuitumateriaali on sidottava joiltain osin, yleensä kaksiosaisella epoksihartsilla. Hartsin lisääminen hiilikuituun muuttaa materiaalin komposiitiksi tai tarkemman teknisen termin mukaan hiilikuituvahvisteiseksi polymeeriksi (CFRP). Koska materiaali on myös yleensä kerrostettu, komposiittia kutsutaan usein myös laminaatiksi.

jos hiilikuitu on erittäin vahvaa ja kevyttä, hartsi on verrattain raskasta ja heikkoa. Tällaisella komposiitilla pyritään käyttämään mahdollisimman vähän hartsia, jotta hiilikuitu pysyy paikoillaan. Se on täällä, että korkeampi modulus hiili todella loistaa, koska pienemmät aukot filamenttien välillä tarvitsevat vähemmän hartsia täyttää.

 Innegra-putki
Innegra on yksi esimerkki hiilikuiturakenteiden vahvistusmateriaalista, joka mahdollistaa turvallisempien pyörien valmistamisen.

jotkut valmistajat muuttavat valmiin rakenteen suoritusarvoja käyttämällä muita kuitutyyppejä ja modifioituja hartseja, kuten lasi-tai hiilinanoputkilla infusoituja komposiittiepokseja (mikroskooppisia filamentteja). Allied Cycle Works käyttää kehyksissään innegra-nimistä vahvistusmateriaalia, kun taas muiden materiaalien, kuten aramidin, tiedetään lisäävän laminaatin iskunkestävyyttä.

useimmat runkovalmistajat rakentavat kehyksiä hiilikuitulevyistä, jotka on esikyllästetty kovettamattomalla hartsilla-joka tunnetaan paremmin nimellä pre – preg-levitetään tarttumattomalle paperitaustalle ja toimitetaan suurilla rullilla. Pihka aktivoituu lämmön vaikutuksesta, joten näitä esipreg-levyjä säilytetään pakastimessa, kunnes niitä tarvitaan. Tämä prosessi auttaa varmistamaan tasaisen hartsin peittävyyden koko kehyksessä, rajallisemman lay-Upin hallinnan ja vähentyneen työajan.

useimmissa tapauksissa kaikki rullissa olevat kuidut ovat yksisuuntaisia, ja kaikki kuidut kulkevat samaan yhdensuuntaiseen suuntaan. Tämä suunta tarjoaa maksimilujuus ja jäykkyys yhteen suuntaan, mutta kustannuksella vähimmäislujuus ja jäykkyys ortogonaalinen suuntaan. Vaihtoehtoisesti toveja voidaan punoa yhteen eri kulmista, usein ristiin rastiin, jolloin materiaali voi olla yhtä vahvaa moneen suuntaan.

yksisuuntainen hiilikuituprepreg
esipreg hiilikuitu saapuu runkotehtaille valtavina rullina tasolevyä, joka on leikattava pienemmiksi paloiksi ennen kuin se voidaan asentaa muottiin.

”yksisuuntainen (UD) pre-preg on yleinen, koska sillä on korkeampia ominaisominaisuuksia ja se on helpompi lay-up tietyn kuitukulman, luescher sanoo. ”on helpompi lay-up monimutkaisissa geometriakohteissa ja joissa kuormat ovat vähemmän määriteltyjä. Se tarjoaa myös paremman vaurionsietokyvyn, sillä kuitujen mekaanisen lukitustilan vuoksi sen delaminoituminen on epätodennäköisempää. Kudotut kankaat käytetään usein paikoissa koko kehyksen, kuten insertit, alakiinnike kuoret, pään putket, ja missä reikiä porataan pullon kiinnikkeet, kaapeli oppaita, jne.”

vaikka prepreg on pyöräilyteollisuuden ylivoimaisesti yleisin materiaali, muut rakennustavat alkavat kuivista kuiduista.

Filamenttikäämit, esimerkiksi kuivahiilikuidusta valmistetut levyt tai nauhat nimellisesti lieriömäisen kiinteän karan ympärillä. Hartsi levitetään kääreprosessin aikana, ja sitten koko kokoonpano kovetetaan lämmön ja paineen alaisena.

vielä toisessa menetelmässä aika kutoo omat hiiliputkensa sisäänsä kuivasta hiilivedosta-vähän samaan tapaan kuin sukat tehdään. Tämä kuiva putki on sitten kiinnitetty muottiin, ja hartsi ruiskutetaan korkeassa paineessa käyttäen prosessi aika kutsuu hartsin siirto muottiin.

riippumatta siitä, mitä menetelmää käytetään rakenteen lopullisen muodon muodostamiseen, on insinöörin tehtävä varmistaa, että oikeanlaisia hiilikuituja (ja hartseja) käytetään oikeissa paikoissa ja oikeissa suunnissa parhaan lopputuloksen saavuttamiseksi. Kehyssuunnittelijoiden on punnittava monenlaisia parametreja, kuten jäykkyys vs. hauraus ja paino vs. kestävyys. Iskunkestävyys, ja tietenkin kustannukset, on otettava huomioon yhtälö, liian. Yleensä hiilikehyksen suunnittelumahdollisuudet ovat kuitenkin levällään, ja oikein tehtynä hiilikehyksen elinikä voi olla lähes ääretön.

suunnitteluprosessi pähkinänkuoressa

kehyksen suunnittelu ei ole mikään nopea taidonnäyte, joten aiheelle on mahdotonta tehdä oikeutta tässä. Kehysmerkistä tai-mallista riippumatta prosessi on laaja ja vaihtelee suuresti eri merkkien välillä.

useimmissa hiilikuiturunoissa on todennäköisesti samanlainen syntyhistoria – merkki määrittelee rungon käyttötarkoituksen ja sen, että sille on kysyntää. Loppujen lopuksi, jos aiot sijoittaa laajoja resursseja, sinun on parasta olla varma, että voit kaupallistaa sen.

seuraavassa vaiheessa brändit määrittelisivät, Mitä uudella rungolla pitää saavuttaa. Koska hiilikuitu polkupyörän runkojen kypsyys tässä vaiheessa, se on yleensä jatkuva parantaminen, joka ajaa muutosta, ja harvoin on aito innovaatio saavutetaan. Siksi muutaman vuoden välein näet tuotemerkin päivityksen olemassa olevaan malliin, jossa on iteratiivisia ja inkrementaalisia parannuksia, eikä jo varsin hienostuneiden tuotteiden tukkumyyntiä. Tämä on yhtä paljon seurausta aiemmista virheistä tai aiemmista suunnittelun rajoituksista oppimisesta kuin merkki hiilikuidun käytön jatkuvasta kehittymisestä.

Luescher selittää, että hiilikuiturunkojen eteneminen johtuu useimmiten johdonmukaisemmasta prosessinohjauksesta.

”vaikka kuitulaaduissa, jotka ovat usein markkinointiosastojen painopisteitä, on tapahtunut kehitystä, luotettava tiivistys ja muovaus ylittävät pelkän raaka-ainemuutoksen teoreettiset hyödyt”, hän sanoi. ”Tiivistyksen tasaisuuden lisääntyminen on johtanut puutteiden vähenemiseen, laminaattiominaisuuksien tasaantumiseen ja siten rakenteellisen suorituskyvyn lisääntymiseen. Koska rakennemallit pystyvät tuottamaan johdonmukaisempia laminaatteja, ne pystyvät optimoimaan rungon layupia paremmin tuottamaan kevyempiä, vahvempia ja väsymisenkestävämpiä kehyksiä, jotka eivät vaadi yhtä suurta turvallisuustekijää kuin aiemmin vaadittiin.”

tietokoneanalyysi
Finite element analysis (FEA) mahdollistaa satojen mallien testaamisen käytännössä ennen kuin yksi fyysinen prototyyppi osuu tielle. Alliedille tällainen prosessi kestää tyypillisesti kokonaisen vuoden.

Allied Cycle Worksin tuote-ja suunnittelujohtaja Sam Pickmanin mukaan digitaalisella kehityksellä on valtava merkitys alkuperäisen konseptin valmistumisen jälkeen.

” täällä sukelletaan suunnitteluun merkittävällä tavalla, mukaan lukien 3D FEA-analyysi, CFD tarvittaessa ja ennen kaikkea se, miten aiomme tehdä sen. Päätämme , jos ja missä runko jaetaan, mitä materiaaleja haluamme käyttää, miten esikuvaamme sen, miltä haluamme työkalujen näyttävän, ja niin edelleen.”

Ratsastettavat prototyypit ovat kalliita ja tulevat tyypillisesti paljon myöhemmin. Pickmanin mukaan Allied käyttää pyörästä ensin 3D-Tulostettua näytettä testatakseen komponenttien asentamista, yleistä estetiikkaa ja valmistussuunnitelmaa.

” kun tämä on selvitetty, aloitetaan työkalujen suunnittelu ja valmistus ja luodaan ply-käsikirjat. Kun työkalut ovat valmiit, aloitamme osan kehittämisen. Silloin tehdään ja rikotaan fyysisesti osia. Kaiken digitaalisen kehityksen jälkeen olemme aika luottavaisia,mutta muutama tarkistus on yleensä tarpeen, jotta saamme tarvitsemamme suorituskyvyn. Kun läpäisemme testauksen, alamme pyöräillä ja kerätä palautetta. Samalla alamme kouluttaa henkilöstöä uusiin prosesseihin. Kun olemme selvittäneet kaiken, aloitamme pilottiajon selvittääksemme ongelmat.”

valmistusprosessit

hiilikuidun ja hartsin raaka-aineet voidaan muuttaa pyörän rungoksi monin tavoin. Vaikka on olemassa muutamia niche toimijoita epätavanomaisia tekniikoita, valtaosa teollisuuden ovat hyväksyneet monocoque menetelmä.

Monokokkivalmistus

termi, jota käytetään yleisesti kuvaamaan nykyaikaisia hiilikuituisia polkupyöränrunkoja, monokokkirakenne tarkoittaa tehokkaasti sitä, että tuote käsittelee kuormansa ja voimansa yhden nahan kautta. Todellisuudessa aidot monokokkiset maantiepyörän rungot ovat erittäin harvinaisia, ja valtaosassa pyöräilyssä nähdystä on vain monokokkinen etupyörä, jonka istuinosat ja ketjut on valmistettu erikseen ja myöhemmin liitetty yhteen. Näitä, kun ne on kerran rakennettu valmiiksi rungoksi, kutsutaan oikeammin puolimonokokkirakenteeksi eli modulaariseksi monokokkirakenteeksi. Tämä Allied Cyclen käyttämä tekniikka toimii ja on ylivoimaisesti yleisin polkupyöräteollisuudessa.

riippumatta siitä, onko alan terminologia oikea, tyypillisesti ensiaskeleissa nähdään suuria Pre-preg-hiililevyjä, jotka leikataan yksittäisiksi paloiksi, joista jokainen asetetaan tiettyyn suuntaan muottiin. Kun kyseessä on Allied Cycle Works, erityinen valinta carbon, layup, ja suunta kaikki menevät yhdessä ply käsikirja, joka tunnetaan myös layup aikataulu. Tässä kuvataan tarkasti, mitä pre-preg-hiilen kappaleita menee minne muottiin. Ajattele sitä palapelinä, jossa jokainen pala on numeroitu.

 cut pregreg
Pickmanin mukaan liittoutuneiden Alfa-tierunko aloittaa elämänsä yksisuuntaisina prepreg-levyinä, jotka on CNC-leikattu kulmista 0, 18, 22, 30, 45, ja 90 astetta. Nämä kulmat viittaavat kuitujen suuntaukseen, joten esimerkiksi 0-asteisella näkisi kuitujen kulkevan putkia pitkin.

Hiilikuiturunkoja pidetään usein halpoina ja helppoina valmistaa, mutta todellisuudessa tämä kerrospukeutuminen on erittäin aikaa vievää ja kallista. Allied Cycle Worksin mukaan Alfa road frameset käyttää kehyksessä 326 kappaletta yksittäisiä Pre-preg-hiilikappaleita ja haarukassa 170 kappaletta, jotka kaikki asetetaan huolellisesti käsin, tietyssä järjestyksessä ja useina kerroksina insinöörin ply-käsikirjan mukaisesti.

esimuotin headtube
monimutkaisten muotojen, kuten pääputken, saavuttamiseksi Allied käyttää esimuotokomponentteja, joita se valmistaa erillisissä, pienemmissä muoteissa ennen komponenttien siirtämistä päämuottiin rungon muodostamiseksi.
toinen esimuoto komponentti esimerkki.
Pre-preg kappaleet odottavat layup.
Pre-preg varastoidaan suurille rullille ja rullataan sitten CNC-leikkaukseen.
joskus pienimmät osat voivat olla eniten aikaa vieviä luoda. Kuvassa on haarukan pudotus.
layup aikataulu on aina helposti saatavilla.

”tapa plies makasi toiseen auttaa miten ne avautua, kun hartsin viskositeetti laskee,” selitti Pickman. ”Mitä helpommin he voivat liukua ja täyttää työkalun, sitä parempi konsolidointi saat. Pre-form koko on vain varmistaa, että ilmojen ei tarvitse liikkua pitkän matkan päästä lopulliseen muotoonsa. Mitä enemmän heidän on liikuttava, sitä enemmän tulee asioita, myös konsolidointikysymyksiä.”

tehty malli-ja kokokohtaiseksi, muotti sanelee rungon ulkopinnan ja muodon. Nämä muotit on tyypillisesti työstetty joko teräksestä tai alumiinista, rakennettu toistuvaa käyttöä varten ja ilman varianssia.

ulkopinta on kuitenkin vain osa tarinaa, ja hiiltä on puristettava myös sisäpuolelta oikean tiivistymisen varmistamiseksi eikä tyhjiöitä (heikkouksia) synny. Tässä käytetään erilaisia tekniikoita. Puhallettavat rakot, jotka jäävät joskus vain kehyksiin, ovat ehkä yleisimpiä. Muita esimerkkejä ovat vaahto-tai vahatuurnat, jotka voidaan sulattaa pois; taipuisat piituurnat; ja joskus vielä kiinteämmät karat, olivatpa ne muovia tai metallia.

Alliedin prosessi on melko yleinen premium-ja suurikokoisten runkovaihtoehtojen joukossa. Runko on kerrostettu ilmatäytteisten rakkojen ja puolikiinteiden esimuotojen verkoston ympärille kaksiosaisen, simpukkamaisen muotin toiselle puolelle, ja muotin toinen puoli kiinnitetään päälle, kun lay-up on valmis.

täältä muotti suljetaan kokonaan tyhjiöpussilla ennen siirtämistä irtolastivaiheeseen. ”De-täyteaineena on prosessi lay-up ja parannuskeinoa, jossa voit soveltaa tyhjiö ja jonkin verran lämpöä osaan ja vetää ulos niin paljon ilmaa kuin mahdollista ennen kovettumista,” Pickman selitti.

valuprosessin myöhempi vaihe
valaminen tehdään useassa vaiheessa ja erikoiskoneilla.

Alliedin tapauksessa muotti poistetaan tyhjiöpussista ja asetetaan kuumennettuun puristimeen. Jälleen sisällä olevaa kehystä lämmitetään hartsin virtauksen mahdollistamiseksi, kun taas sisäiset rakot paineistetaan antamaan lopullinen varmuus siitä, että oikea materiaalin tiivistyminen saavutetaan. Tämä kovettumisprosessi lisää sisäistä painetta vähitellen tavoitteena työntää pinnat muotin uloimpiin osiin. Sekä tämä että de-täyteaineena toimivat yhdessä auttaa poistamaan ilman onteloita, kuitu rypyt, tai muita mahdollisia stressiä nousuputket Materiaali-kaikki samalla poistamalla ylimääräinen hartsi.

keskeneräiset kehykset
paljaat kehykset odottavat seuraavaa vaihetta.
ketjut ovat melkein valmiita.
esimerkki jigistä, jota käytetään rungon linjaukseen takaliitoksen aikana.

kovettumisen jälkeen runko uutetaan muotistaan ja sisäilmarakot ja esimuodot poistetaan. Pudotukset, istuinpaikat ja ketjut on sitten sidottu etukolmioon. Nämä sidokset on päällystetty ylimääräisillä hiilikuitukaistaleilla, jotka tarjoavat sekä ylimääräistä rakenteellista tukea että saumatonta pintakäsittelyä, ja kaikki tämä kokoonpano suoritetaan jigillä täydellisen linjauksen varmistamiseksi.

nyt kehikon näköisenä seuraava vaihe on hionta ja maalinvalmistus. Vaivalloinen hienojen yksityiskohtien prosessi varmistaa, ettei muottiin ole näkyvissä ylimääräistä hartsia tai merkkejä. Erityisesti valmistajat kiinnittävät hyvin tarkasti huomiota liimausliitoksiin, jotka vaativat usein eniten käsittelyä rungon kokoonpanosta.

tässä samassa pisteessä suoritetaan vesipullohäkkien, etummaisen kiskotustelineen ja kaapelinhallintajärjestelmien poraus. Rivnuts (kierteitetyt niitit), niitit ja epoksi yleensä käytetään pysyvästi kiinnittää kohteita, nämä lisätään huolellisesti alueille, jotka on jo vahvistettu valmistuksessa lay-up vaiheessa.

lopullinen hiilikerros
liitoksissa on hyvin matala (0,5 mm) Syvennys. Tämä masennus jättää tilaa pre-preg overwrap, joka ei vain lisää rakenteellista turvallisuutta, mutta myös ennaltaehkäisevä toimenpide välttää maali halkeamia tiellä. Tässä vaiheessa runko on valmis maalattavaksi.
Paint on yksi aikaa vievimmistä vaiheista ja jotain, mitä Allied pitää sisällään.
Alliedin omat maalivaihtoehdot ovat lähes rajattomat.
kiiltävä metallipinta hiilirungossa? Se on mahdollista.

All in, yhden Allied Alfa-rungon luominen, joka on kokonaan tuotettu Yhdysvalloissa, sanotaan vievän noin 24 tuntia työvoimaa.

”varsinaisessa ajassa kestää noin 10 päivää ennen kuin pyörä kulkee rakennuksen läpi”, Pickman kertoo.

oikein tehtynä monokokkimalli tuottaa uskomattoman vahvan ja kevyen tuotteen, jossa kaikissa on mahdollisimman vähän päällekkäisiä materiaaleja. Tästä syystä, sekä tapa, jolla hiilikuitujen mekaanisia ominaisuuksia voidaan niin tarkasti valvoa, että monokokki valmistus on paras valinta rakentaa runko, jossa on suurin jäykkyys ja paino suhde. Jos tarkastellaan worldtourissa käytettyjä pyöriä, esimerkiksi kaikki paitsi UAE Team Emiratesin Colnago C60 käyttävät modulaarista monokokki-valmistustekniikkaa.

Monokokkien valmistuksesta on kuitenkin muutamia haittoja, jotka liittyvät lähinnä saatavuuteen ja kustannuksiin.

tällaisen kehyksen luomiseen käytetään runsaasti ruumiillista työtä.

ensinnäkin, kuten edellä on esitetty, tämä menetelmä on erittäin työvoimavaltainen. Jopa Alliedin kaltaisella hyvin henkilökunnallisella ja tehokkaalla tehtaalla rungon valmistaminen kestää suhteellisen kauan. Tämä on yksi keskeinen syy siihen, miksi suurin osa maailman hiilikuitupolkupyöristä valmistetaan Aasiassa – kun suurin osa valmistuskustannuksista muodostuu työvoimakustannuksista, on järkevää minimoida työvoimakustannukset mahdollisimman paljon.

toiseksi jokaista kehysrakennetta varten on luotava erityiset muotit, ja siinä jokainen kehyskoko vaatii myös oman muotinsa. Kun otetaan huomioon, miten jotkut valmistajat tarjoavat 12 kokoa tai jopa useita geometrioita kullekin koolle, on helppo nähdä tämän prosessin luontaiset kustannukset. Pickmanin mukaan Alliedin sijoitus uuteen kokoluokan runko-ja haarukkasuunnitteluun, mukaan lukien siihen liittyvät erikoistyökalut, maksaa noin 160 000 dollaria.

tämän voittamiseksi monet valmistajat työskentelevät kahden tai kolmen vuoden elinkaaren hiilirunkosuunnittelussa kustannusten kattamiseksi pidemmällä aikavälillä. Se on yksi tärkeimmistä syistä, miksi et näe tykkää jättiläinen tai erikoistunut tulossa ulos Uusi runko malli joka vuosi.

tällaisilla työkalukustannuksilla pienempien brändien ja valmistajien on vaikea perustella resursseja, kun ei ole tuotantomääriä tukemaan investointia. Monissa tapauksissa tämä johtaa siihen, että pienemmät tai alennusmerkit käyttävät avoimen lähdekoodin tai geneerisiä muotteja.

Tube to tube

Boutique valmistajat, jotka ovat erikoistuneet mukautettuja geometrioita, sopii, ja lay-ups on erittäin vaikea tuottaa monokokki malleja myyntihintaan, joten ne usein turvautuvat toiseen menetelmä runko valmistus kutsutaan tube-to-tube. Konseptiltaan se ei ole kovin erilainen kuin hitsattujen teräs -, titaani-ja alumiinirunkojen valmistus.

tässä prosessissa jokainen hiilirunkoinen putki valmistetaan erikseen ja joskus hankitaan suoraan hiiliputkivalmistajalta. Tämä menetelmä antaa matalamman esteen sisäänpääsylle rakentajille, jotta he voivat hallita rungon geometriaa, jäykkyyttä ja ajolaatua. Putkivalinta sanelee runkorakentajan tavoittelemat suorituskykyominaisuudet ja räätälöity putken pituus geometrian.

valmis putki putkeen esimerkki Tsubasa.

kun putket on valittu ja leikattu pitkiksi, ne on mitoitettu niin, että ne sopivat saumattomasti yhteen. Sitten jigi käytetään putket on liitetty yhteen luoda kehyksen. Rakentajat usein epoksi putket yhteen, ja sitten käyttää valmiiksi leikattu, pre-preg levyt kääri putket yhteen ja vahvistaa liitoksia.

joissakin kehittyneemmissä menetelmissä runko laitetaan tyhjiöpussiin tai jopa jäykkään tai joustavaan muottiin tiivistymisen helpottamiseksi, kun taas toisissa siirrytään suoraan lopulliseen valmistukseen, kun hartsi kovettuu.

tämä menetelmä on suosittu mukautetuissa geometrian kehyksissä, koska se mahdollistaa laajan valikoiman säätöjä tietyillä kulmilla ja putkipituuksilla. Se on kuitenkin prosessi, joka vaatii ammattitaitoista lähestymistapaa pitkän aikavälin turvallisuuden varmistamiseksi. Lisäksi tässä menetelmässä on enemmän päällekkäisiä materiaaleja kuin monokokki-tekniikalla on mahdollista.

Lugged Carbon

paljolti putkesta putkeen-menetelmän tavoin lugged carbon frames näkee yksikäsitteiset putket yhdistettyinä pala palalta kehyksen luomiseksi. Kuitenkin, jos putki-putki liitokset ovat yksittäin kääritty, lugged carbon kehykset käyttävät enemmän plug-and-play prosessi, jossa mitered putket on sidottu valmiiksi muodostettu korvakkeet-jälleen, aivan kuten niiden metallinen analogit.

usein myös nykyaikaisten hiilirunkojen korvakkeet ovat hiiltä, kuten Colnago C60: ssä, mutta näin ei aina ole. Kuten putki-putki, lugged rakenne tarjoaa runsaasti joustavuutta kannalta runko geometria, runko jäykkyys, ja ratsastaa laatu, mahdollisuudet vain rajoittaa mitä korvakkeet ovat saatavilla.

Colnago C60 on ainoa lugged carbon pyörä edelleen kilpaillaan urheilun korkeimmalla tasolla.

yksi viimeisimmistä huipputeknisistä esimerkeistä on Australian Melbournessa sijaitseva Bastion, joka käyttää 3D-tulostettuja titaanikorkkeja täydelliseen mukautettuun ohjaukseen jokaisessa tilauksessa. Alkuperäinen BMC Teamachine, kuten että ratsastanut Tyler Hamilton Phonak, käytetty alumiini korvakkeet hiiliputket, ja paljon aikaisemmin, Trek edelläkävijä massatuotannon teknologian sen 2300 road runko.

aivan kuten putki-putki-rakenteessa, lugged-rungoissa on kuitenkin luonnostaan enemmän materiaalin päällekkäisyyksiä kuin monokokkisissa, minkä vuoksi niiden jäykkyys-paino-suhde on pienempi.

laadunvalvonta ja testaus

ei ole itsestään selvää, mitä jotkut valmistajat tekevät matkan varrella varmistaakseen, että valmiit kehykset todella vastaavat suunnittelutarkoitusta – eli ovat turvallisia ajaa.

vaikka alalla on joitakin alan standardeja, kuten CEN – ja ISO – sertifikaatit, yleisimpinä käytäntöinä voidaan pitää sitä, mitä Allied Cycle Works-ja useimmat muut suuret tuotemerkit-tekevät. Toistuvien silmämääräisten tarkastusten lisäksi yksittäiset osat ja osakokoonpanot punnitaan erikseen sen varmistamiseksi, että kuhunkin komponenttiin on infusoitu oikea määrä hartsia. Osittain Alliedin pienempien tuotantomäärien ansiosta myös raaka-aineita seurataan.

Saksalainen runkotoimittaja Canyon menee jopa niin pitkälle, että haarukat ja kehykset tarkastetaan röntgenlaitteella, mikä tarjoaa yksityiskohtaisemman, tuhoamattoman tavan tutkia valmiita komposiittiosia.

runkojen laadunvalvonta
”jokainen valettu osa saa myös perusteellisen silmämääräisen tarkastuksen ennen siirtymistä liimaukseen”, Pickman sanoo. ”Liimauksen jälkeen tarkistamme 100% kehyksen linjauksen. Runkojen pinnanlaatu tarkastetaan ennen maalausprosessiin siirtymistä, ja lopuksi Pyörät tarkastetaan maalin jälkeen viimeistelyvirheiden varalta ennen kuin ne siirretään kokoonpanoon. Teemme myös 10%: n satunnaisotannan runkojemme ja haarukkojemme jäykkyystesteistä.”

valmis kehys

kaikki sanottu ja tehty, hiilikehyksen luominen on aikaa vievä prosessi, joka pysyy yllättävän käytännönläheisenä. Materiaalille, jonka käyttö on niin monipuolista, ei ole epäilystäkään siitä, että piru on yksityiskohdissa – varsinkin kun on kyse sellaisen luomisesta, joka on yhtä kevyt, vahva, yhteensopiva ja turvallinen.

kaukaa katsottuna hiilipyörien teossa ei ole tapahtunut vuosien saatossa suurta muutosta. Kuitenkin, katso syvemmälle, ja näet hienompaa ymmärrystä materiaalin sovelluksen ja parannettu laadunvalvonta on johtanut tuotteen, joka on parempi kuin mitä oli saatavilla takavuosina. Riippumatta siitä, minkä esteettisen muodon runko ottaa, on turvallista sanoa, että hiilikuidun todellinen suorituskyky on selvästi pinnan alla.

Write a Comment

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.