Black magic: How carbon fibre bicycle frames are made

Deze inhoud wordt u aangeboden door Allied Cycle Works. Meer informatie over ons beleid voor gesponsorde inhoud vindt u hier.Neem elk marketingmateriaal op van een aantal fietsmerken die een frame van koolstofvezel aanbieden en u zult zeker worden overspoeld met vaag jargon over de gebruikte materialen en constructiemethoden. Neem een diepere blik en je zult merken dat zoveel merken eigenlijk praten over soortgelijke dingen, en toch, het eindresultaat is vaak zo gevarieerd.

zoals een chef in een restaurant met een Michelin-ster u zal vertellen, zijn de grondstoffen slechts één aspect van het eindproduct. Geef die identieke ingrediënten aan een andere chef-kok en het resultaat zal zeker een ander zijn. Het is misschien niet erger, maar de smaken, texturen en presentatie zullen allemaal merkbaar variëren. Het gebruik van koolstofvezel om een frame te maken is niet anders, en in deze analogie combineren gedetailleerde engineering, correcte materiaalselectie, lay-upontwerp en productieconsistentie om de imitators van de experts te scheiden, en zelfs de experts van elkaar.

hoe wordt koolstofvezel gebruikt om een frame te maken? Wat zijn de verschillende bouwmethoden? Waarom is de term zelf zo misleidend in de wereld van de wielersport? En als de grondstoffen hetzelfde zijn, waarom presteert het ene frame dan beter dan het andere? Om dit alles en meer te verkennen, kregen we hulp van de in de VS gevestigde Wizards voor koolstofproductie bij Allied Cycle Works (een merk van HIA Velo) en de in Australië gevestigde carbon reparatiespecialist Raoul Luescher van Luescher Teknik, om hun inzichten te krijgen over de zwarte magie van frameproductie.

Wat is koolstofvezel?

voordat we dieper ingaan op hoe een frame tot stand komt, moeten we beginnen met een uitleg van de grondstof. Koolstofvezel begint zijn reis als een polymeer, dat wordt verwerkt door middel van verschillende verhittingstappen in lange snaren koolstofatomen. Deze lange snaren, of filamenten, zitten op ongeveer 5-10 micron in diameter elk, 10-20 keer kleiner dan de gemiddelde menselijke haar.

koolstofvezel filamenten zijn als extreem fijn haar.

deze afzonderlijke filamenten worden vervolgens samengevoegd tot een dun lint of tow. Net zoals een draad een touw wordt, dat dan een touw wordt, werken koolstofvezels samen om iets extreem licht en sterk te vormen.

het aantal filamenten dat per trek wordt gebruikt, is een veel voorkomende maatstaf in de wielerwereld, en wordt meestal gemeten in de duizenden. Bijvoorbeeld, een koolstof tow met 3.000 filamenten wordt typisch gegeven de aanduiding van 3K; 6.000 filamenten is 6K, enzovoort.

de werkelijke sterkte en stijfheid van de afzonderlijke vezels kunnen ook variëren, waarbij de stijfheid wordt beschreven als modulus. Een hogere modulus wordt bereikt door het productieproces van filament steeds verder te verfijnen, elk filament steeds verder naar beneden te strippen en het geleidelijk gladder en dunner te maken. Terwijl meer resource-intensieve, deze dunnere filamenten zitten ook strakker samen in een sleep, en verhogen de stijfheid van de sleep in het algemeen. Echter, hogere modulus wordt geassocieerd met verhoogde broosheid, omdat elk filament dunner is.

Modulus is een term die vaak wordt gebruikt in marketingmaterialen, en het belangrijkste om te weten is dat er geen standaardisatie is in de manier waarop modulus wordt beschreven, althans binnen de fietsindustrie: het materiaal van een merk dat beweert “ultra high modulus” te zijn, kan in feite flexibeler zijn dan het koolstofgehalte van een ander merk “low modulus”. Belangrijker nog, het is hoe deze verschillende stijfheid van koolstof wordt toegepast dat het meest belangrijk is, en de beste frames zullen altijd gebruik maken van een mix van moduli.

van koolstof naar composiet

dragers van koolstofvezel zijn op zichzelf nauwelijks bruikbaar, omdat ze in dit stadium slechts droge, buigzame stukjes materiaal zijn. Het is hier dat een van de meer misleidende elementen wordt onthuld. Al het koolstofvezel materiaal dat bij het fietsen wordt gebruikt, moet in enig opzicht worden gebonden, meestal met een tweedelige epoxyhars. Het toevoegen van hars aan koolstofvezel verandert het materiaal in een composiet, of om de meer specifieke technische term te gebruiken, carbon fibre reinforced polymer (CFRP). Omdat het materiaal ook meestal gelaagd is, wordt de composiet ook vaak een laminaat genoemd.

wanneer koolstofvezel extreem sterk en licht is, is hars relatief zwaar en zwak. Het doel van zo ‘ n composiet is om zo weinig mogelijk hars te gebruiken om de koolstofvezel op zijn plaats te houden. Het is hier dat hogere modulus carbon echt schittert, omdat de kleinere spleten tussen filamenten minder hars nodig hebben om te vullen.

Innegra-buis
Innegra is een voorbeeld van een versterkingsmateriaal voor koolstofvezelconstructies, waardoor veiliger fietsen kunnen worden geproduceerd.

sommige fabrikanten zullen de prestatiekenmerken van de afgewerkte structuur variëren door het gebruik van andere vezelsoorten en gewijzigde harsen, zoals samengestelde epoxies die zijn geïnfundeerd met glas of koolstofnanobuizen (microscopische filamenten). Allied Cycle Works maakt gebruik van een versterkend materiaal dat bekend staat als Innegra in zijn frames, terwijl andere materialen zoals aramide bevatten om de slagvastheid van het laminaat te verhogen.

de meeste framefabrikanten bouwen frames met vellen koolstofvezel die vooraf zijn geïmpregneerd met niet – uitgeharde hars-beter bekend als pre – preg-aangebracht op een drager van non-stick papier, en op grote rollen worden geleverd. De hars activeert met warmte, en dus deze pre-preg vellen worden opgeslagen in een vriezer totdat ze nodig zijn. Dit proces zorgt voor een gelijkmatige harsdekking in het hele frame, een grotere eindige controle over de lay-up en een kortere arbeidstijd.

in de meeste gevallen zijn de vezels op deze rollen allemaal unidirectioneel, waarbij alle vezels in één parallelle richting lopen. Deze oriëntatie zorgt voor maximale sterkte en stijfheid in één richting, maar ten koste van minimale sterkte en stijfheid in de orthogonale richting. Als alternatief kunnen de sleeën onder verschillende hoeken worden geweven, vaak in een gekruist patroon, zodat het materiaal in meerdere richtingen even sterk kan zijn.

unidirectionele koolstofvezel prepreg
Pre-preg koolstofvezel arriveert in framefabrieken in enorme rollen platte plaat, die in kleinere stukken moeten worden gesneden voordat het in een mal kan worden gelegd.

“unidirectionele (UD) pre-preg is gebruikelijk omdat het hogere specifieke eigenschappen heeft en het gemakkelijker is om een specifieke vezelhoek op te leggen,” zegt Luescher. “is gemakkelijker op te leggen op complexe geometrie locaties en waar de belastingen minder gedefinieerd zijn. Het zorgt ook voor een betere schadetolerantie omdat het minder waarschijnlijk is om te delamineren door de mechanische vergrendeling van de vezels. Geweven stoffen worden vaak gebruikt op locaties in het frame, zoals inzetstukken, trapas schelpen, hoofdbuizen, en overal waar gaten worden geboord voor flessenhouders, kabelgeleiders, enz.”

terwijl prepreg veruit het meest voorkomende materiaal is in de fietsindustrie, beginnen andere bouwmethoden met droge vezels.

wikkelingen van gloeidraad, bijvoorbeeld wikkelingen van vellen of linten van droge koolstofvezel rond een vaste doorn die nominaal cilindrisch van vorm is. Hars wordt aangebracht tijdens het wikkelproces en vervolgens wordt de hele assemblage uitgehard onder warmte en druk.

in een andere methode weeft de tijd zijn eigen koolstofbuizen in eigen huis uit droge koolstof tow – een beetje zoals hoe sokken worden gemaakt. Die droge buis wordt vervolgens vastgezet in een mal, en hars wordt geïnjecteerd onder hoge druk met behulp van een procestijd roept hars Transfer Moulding.

ongeacht de methode die wordt gebruikt om de uiteindelijke vorm van een structuur te vormen, is het aan de ingenieur om ervoor te zorgen dat de juiste soorten koolstofvezel (en harsen) op de juiste plaatsen en in de juiste oriëntaties worden gebruikt voor het beste eindresultaat. Frame ontwerpers moeten wegen een breed scala van parameters, zoals stijfheid Versus broosheid, en gewicht versus duurzaamheid. Slagvastheid, en natuurlijk kosten, moeten ook in de vergelijking. In het algemeen zijn de ontwerpmogelijkheden van een koolstofframe echter wijd open, en als het goed wordt gedaan, kan de levensverwachting van een koolstofframe bijna oneindig zijn.

het ontwerpproces in een notendop

het ontwerpen van een frame is geen snelle prestatie en dus is het onmogelijk om het onderwerp hier recht te doen. Ongeacht frame merk of model, het proces is een uitgebreide en varieert sterk tussen de verschillende merken.

de meeste frames van koolstofvezel hebben een vergelijkbare ontstaansgeschiedenis – het merk bepaalt het doel van het frame en dat er vraag naar is. Immers, als je gaat om uitgebreide middelen te investeren, moet je er zeker van zijn dat je het kunt commercialiseren.

in de volgende stap zouden merken bepalen wat het nieuwe kader moet bereiken. Gezien de rijpheid van koolstofvezel fietsframes op dit punt, is het meestal voortdurende verbetering die verandering drijft, en zelden wordt echte innovatie bereikt. Dit is de reden waarom om de paar jaar zie je een merk update een bestaand model met iteratieve en incrementele verbeteringen, in plaats van groothandel herontwerpen van producten die al vrij verfijnd. Dit is evenzeer het resultaat van het leren van fouten uit het verleden of eerdere ontwerpbeperkingen, als een teken van de voortdurende ontwikkeling in het gebruik van koolstofvezel.

Luescher legt uit dat de vooruitgang in frames van koolstofvezel voornamelijk te danken is aan een meer consistente procesbesturing.

” hoewel er vooruitgang is geboekt op het gebied van vezelsoorten, waar de marketingafdelingen zich vaak op toeleggen, wegen betrouwbare verdichting en vormen zwaarder dan de theoretische voordelen van een verandering van grondstoffen alleen,” zei hij. “De toegenomen uniformiteit van de verdichting heeft geleid tot minder gebreken, consistentere laminaateigenschappen en dus meer structurele prestaties. Door consistentere laminaten te kunnen produceren, zijn structurele modellen beter in staat om de frame lay-up te optimaliseren om lichtere, sterkere en meer vermoeidheidsbestendige frames te produceren die niet zo ‘ n grote veiligheidsfactor vereisen als voorheen vereist was.”

computeranalyse
eindige-elementenanalyse (FEA) maakt het mogelijk honderden ontwerpen te testen voordat een enkel fysiek prototype de weg raakt. Voor Allied duurt zo ‘ n proces meestal een heel jaar.Volgens Sam Pickman, director of product and engineering bij Allied Cycle Works, speelt digitale ontwikkeling een enorme rol nadat het oorspronkelijke concept is afgerond.

” hier duiken we in het ontwerp op een belangrijke manier, inclusief de 3D FEA analyse, CFD indien nodig, en vooral hoe we het gaan maken. We beslissen of en waar het frame wordt opgesplitst, welke materialen we willen gebruiken, hoe we het voorvormen, hoe we het gereedschap eruit willen zien, enzovoort.”

berijdbare prototypes zijn duur en komen meestal veel later in het proces. Volgens Pickman gebruikt Allied eerst een 3D-geprinte monster van de fiets om de montage van onderdelen, algemene esthetiek en een productieplan te testen.

” zodra we dit hebben opgehelderd, begint het ontwerp en de fabricage van gereedschappen en worden de ply-handleidingen gemaakt. Zodra de tools zijn voltooid, beginnen we met de ontwikkeling van onderdelen. Dit is wanneer we Fysiek Onderdelen maken en breken. Na alle digitale ontwikkeling, we zijn vrij zeker, maar een paar revisies zijn meestal nodig om de prestaties die we nodig hebben te krijgen. Als we klaar zijn met testen, gaan we fietsen en feedback verzamelen. Tegelijkertijd beginnen we met het opleiden van medewerkers over de nieuwe processen. Als we alles hebben opgeruimd, starten we een pilot run om de knikken uit te werken.”

fabricageprocessen

er zijn een aantal manieren om van deze grondstoffen koolstofvezel en hars een fietsframe te maken. Hoewel er een paar niche spelers met onconventionele technieken, de overgrote meerderheid van de industrie hebben de monocoque methode aangenomen.

Monocoque manufacturing

een term die vaak wordt gebruikt om moderne frames van koolstofvezel te beschrijven, betekent monocoque design effectief dat het item zijn belastingen en krachten door zijn enkele huid verwerkt. In werkelijkheid, echte monocoque racefiets frames zijn uiterst zeldzaam, en de meerderheid van wat wordt gezien in de wielersport zijn alleen voorzien van een monocoque voorste driehoek, met de stoelen en kettingstays afzonderlijk geproduceerd en later aan elkaar gebonden. Deze, eenmaal ingebouwd in een compleet frame, worden juister een semi-monocoque, of modulaire monocoque, structuur genoemd. Dit is de techniek die wordt gebruikt door Allied Cycle werkt, en is ver weg de meest voorkomende in de fietsindustrie.

ongeacht of de terminologie van de industrie correct is, meestal worden in de eerste stappen grote vellen pre-preg koolstof in afzonderlijke stukken gesneden, die elk in een specifieke oriëntatie in een mal worden geplaatst. In het geval van Allied Cycle Works, de specifieke keuze van koolstof, de layup, en oriëntatie gaan allemaal samen in een ply handleiding, ook wel bekend als layup schema. Dit beschrijft precies welke stukken pre-preg koolstof gaan waar in de mal. Zie het als een legpuzzel, waarbij elk stuk genummerd is.

cut pregreg
volgens Pickman begint een Allied Alfa road frame zijn leven als unidirectionele prepreg platen, die CNC-gesneden onder hoeken van 0, 18, 22, 30, 45, en 90 graden. Deze hoeken zijn in relatie tot de oriëntatie van de vezels, en dus bijvoorbeeld, 0-graden zou zien de vezels lopen langs de buizen.

koolstofvezelframes worden vaak beschouwd als goedkoop en gemakkelijk te vervaardigen, maar de realiteit is dat dit gelaagdproces uiterst tijdrovend en duur is. Volgens Allied Cycle Works, de Alfa road frameset gebruikt 326 stukken van individuele pre-preg koolstof stukken in het frame en 170 in de vork, die allemaal zorgvuldig worden gelegd met de hand, in een specifieke volgorde en in meerdere lagen, volgens de ingenieur ply handleiding.

voorvormkop
om complexe vormen te helpen bereiken, zoals de kopbuis, gebruikt Allied voorvormcomponenten die zij in afzonderlijke, kleinere mallen produceert, alvorens de componenten in de hoofdvorm te verplaatsen om het frame te vormen.
een ander voorbeeld van een pre-form component.
Pre-preg stukken wachten op layup.
Pre-preg wordt opgeslagen op grote rollen en vervolgens uitgerold voor CNC snijden.
soms kunnen de kleinste onderdelen het meest tijdrovend zijn om te maken. Hier afgebeeld is een vork dropout.
het layup schema is altijd binnen handbereik.

“de manier waarop de lagen op een andere helpt in hoe ze zich ontvouwen in de wanneer de viscositeit van de hars daalt,” legde Pickman. “Hoe makkelijker ze de tool kunnen schuiven en vullen, hoe beter je consolidatie wordt. Pre-vorm grootte is gewoon ervoor te zorgen dat de lagen niet hoeft te bewegen een lange weg naar hun uiteindelijke vorm. Hoe meer ze moeten bewegen, hoe meer problemen je krijgt, inclusief consolidatieproblemen.”

gemaakt om model – en maatspecifiek te zijn, bepaalt de mal het buitenoppervlak en de vorm van het frame. Deze matrijzen zijn meestal vervaardigd van staal of aluminium, gebouwd voor herhaald gebruik en zonder variantie.

echter, het buitenoppervlak is slechts een deel van het verhaal, en de koolstof moet ook van binnenuit worden gecomprimeerd om een juiste verdichting te garanderen en dat er geen holtes (zwakheden) worden gecreëerd. Hier worden verschillende technieken gebruikt. Opblaasbare blazen, die soms gewoon links in het frame, zijn misschien wel de meest voorkomende. Andere voorbeelden zijn schuim-of waspandoornen die kunnen worden gesmolten; flexibele silicium-spandoornen; en soms zelfs meer vaste spandoornen, of ze nu van kunststof of metaal zijn.

Allied ‘ s proces is vrij algemeen onder premium en grootschalige frame opties. Het frame is gelaagd rond een netwerk van opblaasbare blazen en halfvaste voorvormen aan de ene kant van een tweedelige, clamshell-achtige mal, en de andere kant van de mal is bevestigd op de top zodra de lay-up is voltooid.

vanaf hier wordt de mal volledig afgedicht met een vacuümzak alvorens naar de bulkfase te worden gebracht. “De-bulk is een proces tussen lay-up en genezen waar u vacuüm en wat warmte toe te passen op het onderdeel en trek zo veel lucht mogelijk voor het uitharden,” Pickman uitgelegd.

Later stadium van het gietproces
het gieten gebeurt in meerdere fasen en met gespecialiseerde machines.

in het geval van Allied wordt de mal uit de vacuümzak verwijderd en in een verwarmde pers geplaatst. Opnieuw wordt het frame binnen verwarmd om de harsstroom mogelijk te maken, terwijl de interne blazen onder druk worden gezet om de uiteindelijke zekerheid te geven dat de juiste materiaalverdichting wordt bereikt. Dit uithardingsproces verhoogt de interne druk stapsgewijs met als doel de lagen naar de buitenste delen van de matrijs te duwen. Zowel dit als de ont-bulking werken samen om luchtvaatjes, vezelplooien of andere potentiële stressverhogers in het materiaal te elimineren – en dit alles terwijl overtollige hars wordt verwijderd.

onvoltooide frames
Kale frames wachten op de volgende fase.
de ketting is bijna klaar voor de hechting.
een voorbeeld van een mal die wordt gebruikt voor het uitlijnen van het frame tijdens het verlijmen aan de achterkant.

na het uitharden wordt het frame uit de mal gehaald en worden de inwendige luchtblazen en voorvormen verwijderd. De dropouts, zitstays en kettingstays worden vervolgens verbonden met de voorste driehoek. Deze bindingen zijn overwikkeld met extra stroken koolstofvezel om zowel extra structurele ondersteuning als naadloze oppervlakteafwerking te bieden, en al die assemblage wordt uitgevoerd in een mal om een perfecte uitlijning te garanderen.

nu ziet het eruit als een frame, de volgende stap is schuren en verfvoorbereiding. Een moeizaam proces van fijne detaillering zorgt ervoor dat er geen overtollige hars of sporen van de mal zichtbaar zijn. In het bijzonder zullen fabrikanten zeer veel aandacht besteden aan de verlijming gewrichten, die vaak de meeste behandeling van frame assemblage vereisen.

op dit zelfde punt worden boor-en bidonhouders, de derailleurbevestiging en kabelbeheersystemen geboord. Met een mengsel van rivnoten (schroefdraad klinknagels), klinknagels en epoxy meestal gebruikt om de items permanent te bevestigen, worden deze zorgvuldig toegevoegd aan gebieden die al zijn versterkt in voorbereiding tijdens de lay-up fase.

uiteindelijke carbon wrap
in het geval van geallieerde, de gewrichten zijn voorzien van een zeer ondiepe (0,5 mm) uitsparing. Deze depressie laat ruimte voor een pre-preg overwrap, die niet alleen een extra niveau van structurele veiligheid toevoegt, maar ook een preventieve maatregel om te voorkomen dat verf scheuren in de weg. In dit stadium is het frame klaar voor verf.
verf is een van de meer tijdrovende stadia en iets dat Allied in huis houdt.
Allied ‘ s Aangepaste verf opties zijn bijna onbeperkt.
een glanzende metalen afwerking op een carbon frame? Ja, dat is mogelijk.

al met al zou de creatie van een enkel Allied Alfa-frame, dat volledig in eigen huis in de VS wordt geproduceerd, ongeveer 24 uur in arbeid vergen.

“in werkelijke tijd duurt het ongeveer 10 dagen voordat een fiets door het gebouw gaat”, zegt Pickman.

als het goed wordt gedaan, produceert monocoque design een ongelooflijk sterk en licht product, allemaal met minimale overlapping van materialen. Het is om deze reden, plus de manier waarop koolstofvezel mechanische eigenschappen zo zorgvuldig kunnen worden gecontroleerd, dat monocoque productie is de beste keuze voor het bouwen van een frame met de hoogste stijfheid tot gewicht verhouding. Als je bijvoorbeeld kijkt naar de fietsen die in de WorldTour worden gebruikt, dan gebruiken alle fietsen behalve de Colnago C60 van het VAE Team Emirates een modulaire monocoque productietechniek.

Monocoque productie is echter niet zonder enkele nadelen, voornamelijk in verband met toegankelijkheid en kosten.

veel handenarbeid gaat in de creatie van zo ‘ n frame.

Ten eerste is deze methode, zoals hierboven beschreven, zeer arbeidsintensief. Zelfs een goed bemande en efficiënte fabriek zoals Allied ‘ s duurt relatief lang om een frame te produceren. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom het grootste deel van ‘ s werelds koolstofvezelfietsen in Azië wordt gemaakt – wanneer arbeid het grootste deel van de productiekosten uitmaakt, is het zinvol om uw arbeidskosten zo veel mogelijk te minimaliseren.

ten tweede moeten voor elk frameontwerp specifieke mallen worden gemaakt, en binnen dat vereist elke framegrootte ook een eigen mal. Gezien hoe sommige fabrikanten bieden 12 maten, of zelfs meerdere geometrieën voor elke grootte, is het gemakkelijk om de inherente kosten in dit proces te zien. Volgens Pickman, Allied ‘ s moulding investering voor een nieuw frame en vork ontwerp in een volledige grootte bereik, met inbegrip van de bijbehorende specifieke tooling, kost ongeveer US $ 160.000.

om dit te verhelpen, werken veel fabrikanten aan een levenscyclus van twee of drie jaar voor een koolstofframeontwerp, om de kosten over een langere periode terug te verdienen. Het is een van de belangrijkste redenen waarom je niet ziet de wil van Giant of Specialized coming out met een nieuw frame model elk jaar.

met dergelijke gereedschapskosten hebben kleinere merken en fabrikanten het moeilijk om de middelen te rechtvaardigen wanneer er geen productiehoeveelheden zijn om de investering te ondersteunen. In veel gevallen is dit wat leidt tot open-source of generieke mallen worden gebruikt door kleinere of korting merken.

buis-tot-buis

Boetiekfabrikanten die gespecialiseerd zijn in aangepaste geometrieën, pasvormen en lay-ups vinden het uiterst moeilijk om monocoque ontwerpen te produceren tegen een verkoopbare prijs, zodat zij vaak een andere methode van frameproductie gebruiken die buis-tot-buis wordt genoemd. In concept is het niet zo anders dan hoe gelaste stalen, titanium en aluminium frames worden gemaakt.

bij dit proces wordt elke buis met koolstofframe afzonderlijk geproduceerd en soms rechtstreeks van een fabrikant van koolstofbuizen afkomstig. Deze methode geeft een lagere toegangsbarrière voor bouwers om controle te hebben over de geometrie, stijfheid en rijkwaliteit van een frame. Tube selectie bepaalt de prestaties eigenschappen een frame bouwer zoekt, en de aangepaste lengte van de buis bepaalt de geometrie.

een afgewerkt tube-to-tube voorbeeld van Tsubasa.

als de buizen geselecteerd en op lengte gesneden zijn, worden ze zodanig gematteerd dat ze naadloos op elkaar passen. Vervolgens wordt een mal gebruikt als de buizen worden samengevoegd om een frame te maken. De bouwers epoxy vaak de buizen samen, en dan gebruik vooraf gesneden, pre-preg bladen om de buizen samen te wikkelen en de verbindingen te versterken.

bij sommige meer geavanceerde methoden wordt het frame vervolgens in een vacuümzak of zelfs in een stijve of flexibele mal geplaatst om te helpen verdichten, terwijl andere direct naar de laatste bereiding zullen gaan zodra het hars uithardt.

deze methode is populair voor aangepaste geometrie frames omdat het een breed scala aan controle op specifieke hoeken en buislengtes mogelijk maakt. Het is echter een proces dat een bekwame aanpak vereist om de veiligheid op lange termijn te waarborgen. Bovendien zal er meer overlap van overtollig materiaal zijn in deze methode dan wat mogelijk is met de monocoque techniek.

gesjouwd koolstof

net als bij de “tube-to-tube” – methode zien gesjouwde koolstofframes enkelvoudige buizen die stuk voor stuk worden samengevoegd om een frame te creëren. Echter, waar tube-to-tube gewrichten individueel worden verpakt, lugged carbon frames gebruiken meer van een plug-and-play proces waarbij de verstek buizen zijn gebonden in vooraf gevormde Nokken – opnieuw, net als hun metallic analogen.

vaak zijn de nokken van moderne carbon frames ook koolstof, zoals op de Colnago C60, maar dit is niet altijd het geval. Net als tube-to-tube biedt gesleepte constructie Royale flexibiliteit in termen van framegeometrie, framestijfheid en rijkwaliteit, waarbij de mogelijkheden alleen beperkt zijn door de beschikbare Nokken.

de Colnago C60 is de enige gesjouwde carbon fiets die nog steeds op het hoogste niveau van de sport rijdt.

een van de meest geavanceerde recente voorbeelden is Bastion, Uit Melbourne, Australië, die 3D-geprinte titanium Nokken gebruiken voor volledige aangepaste controle bij elke bestelling. De originele BMC-Teammachine, zoals die waarop Tyler Hamilton op Phonak Reed, gebruikte aluminium nokken met koolstofbuizen, en veel eerder was Trek pionier in de massaproductie van de technologie met zijn 2300-wegframe.

net als bij buis-tot-buis constructie, echter, gesleepte frames inherent hebben meer materiaal overlap dan monocoque degenen,en dus een lagere stijfheid-tot-gewicht verhouding.

kwaliteitscontrole en-testen

wat niet duidelijk is, zijn de stappen die sommige fabrikanten onderweg nemen om ervoor te zorgen dat de afgewerkte frames daadwerkelijk voldoen aan de ontwerpintentie – en, met andere woorden, veilig zijn om te rijden.

hoewel op dit gebied bepaalde industriële normen bestaan, zoals CEN – en ISO – certificeringen, kan wat Allied Cycle Works-en de meeste andere grote merken-doen als de meest voorkomende praktijk worden beschouwd. Naast frequente visuele inspecties worden afzonderlijke onderdelen en subeenheden afzonderlijk gewogen om ervoor te zorgen dat de juiste hoeveelheid hars in elk onderdeel is geïnjecteerd. Mede dankzij de kleinere productievolumes van Allied worden ook grondstoffen bijgehouden.De Duitse frameleverancier Canyon gaat zelfs zover dat hij vorken en frames inspecteert met een röntgenapparaat, dat een meer gedetailleerde, niet-destructieve manier biedt om afgewerkte composietdelen te onderzoeken.

kwaliteitscontrole op frames
“elk gegoten onderdeel krijgt ook een grondige visuele inspectie voordat het wordt verlijmd,” zegt Pickman. “Na het verlijmen controleren we 100% op de uitlijning van het frame. Frames worden vervolgens gecontroleerd op oppervlaktekwaliteit voordat ze in het verfproces gaan, en ten slotte worden de fietsen na de verf geïnspecteerd op afwerkingsfouten voordat ze worden doorgegeven aan de assemblage. We doen ook een 10% steekproef van stijfheid testen op onze frames en vorken.”

een afgewerkt frame

alles bij elkaar genomen, is het maken van een carbon frame een tijdrovend proces, en een dat verrassend hands-on blijft. Voor een materiaal met zoveel veelzijdigheid in het gebruik, er is geen twijfel de duivel is in de details-vooral als het gaat om het creëren van iets dat is even licht, sterk, compliant, en veilig.

van veraf is er in de loop der jaren niet veel veranderd in het maken van koolstoffietsen. Echter, kijk dieper, en je zult zien dat het fijnere begrip van de materiaaltoepassing en verbeterde kwaliteitscontrole heeft geleid tot een product dat is superieur aan wat beschikbaar was in de afgelopen jaren. Ongeacht de esthetische vorm van een frame, het is veilig om te zeggen dat de werkelijke prestaties van koolstofvezel ver onder het oppervlak liggen.

Write a Comment

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.