Resin është heroi i pakënduar që mban të bashkuar kornizën tuaj të karbonit dhe është po aq vendimtare për performancën
Pyesni shumicën e udhëtarëve se nga është bërë korniza e biçikletës së tyre dhe përgjigjja ka të ngjarë të jetë "karboni". Pyetni këdo që është i përfshirë në prodhimin e kornizave të biçikletave (ose në fakt produkte të tjera të bëra nga ky material i endur mrekullibërës) dhe do të merrni një përgjigje më komplekse.
"Në industrinë e biçikletave zakonisht dëgjojmë të flitet për karbonin, por në të vërtetë kjo është shumë e thjeshtë - një përgjithësim," thotë Thomas Leschik, kreu i inxhinierisë në prodhuesin gjerman të rrotave Lightweight. “Është në fakt një matricë e fibrave të karbonit dhe rrëshirës epoksi. Termi më i saktë është CFRP - plastika e përforcuar me fibër karboni.'
Pra, kuajt tona shumë të lakmuara janë pak më shumë se biçikleta plastike të forcuara. Është një shkurtim i thjeshtë dhe shpjegon rëndësinë e rrëshirave – të cilat janë pjesë plastike (ose polimer) e CFRP. Në thelb rrëshira i jep materialit të përbërë ngurtësinë e saj. Siç thotë Phil Dempsey i Aprire, një kompani e specializuar në biçikletat me fibër karboni, 'Fibra e karbonit është thjesht një pëlhurë. E vetme është vetëm një copë leckë.'
Kur bëhet fjalë për përshkrimet e produkteve dhe tregimin shoqërues të marketingut, marka ose lloji i fibrave të karbonit (p.sh. Toray, T800, 65HM1K, modul ultra i lartë) trumbetohet në mënyrë rutinore si tipari themelor i karakteristikave të produktit të përfunduar. Duket sikur nuk ka asgjë tjetër në lojë, por në fakt fijet përbëjnë pak më shumë se gjysmën e materialit të kornizës. Pjesa tjetër është rrëshira epoksi, e cila duhet të luajë një rol të rëndësishëm në mënyrën se si funksionon një biçikletë moderne. Pse, atëherë, rrëfimi i marketingut e përmend rrallë atë?
ABC e CFRP
| CFRP |
Plastikë e përforcuar me fibra karboni (ose polimer). Materiali i përbërë i referuar në si karbon ose fibër karboni. |
| Kurë |
Procesi i aplikimit të nxehtësisë dhe shpesh presionit në një strukturë CFRP për të 'vendosur' rrëshirë dhe përballoni ngurtësi në copën e përfunduar. |
| Fibra | Fijet e karbonit që janë të endura ose të thurura së bashku për të krijuar elementin përforcues të një strukture CFRP. Shpesh quhen 'filamente'. |
| Mould | Përbërësi fizik në dhe rreth të cilit janë vendosur fletët e fibrave karboni për të krijuar kornizën. |
| Ply book | Në thelb një libër me modele të lavdëruara qepëse. Këto detajojnë se si pritet dhe montohet secila pjesë individuale e fibrës së karbonit dhe ato janë sekretet më të ruajtura. |
| Para shtatzënisë | Fletë me fije karboni të ngopura me rrëshirë të patrazuar. |
| Rrëshirë | Një polimer i lëngshëm që përdoret për të lidhur fibrat së bashku brenda një strukture CFRP. |
Njohuri të brendshme
Për të kuptuar rolin që ka rrëshira në një biçikletë të përfunduar me fibër karboni, duhet të kuptojmë procesin e prodhimit dhe mënyrën se si rrëshira është përfshirë në të.
Në thelb ekzistojnë dy lloje të ndërtimit të fibrave të karbonit: i lagësht dhe i thatë. Për prodhimin e lagësht, një kompani blen pëlhurë me fibër karboni të ngopura tashmë me rrëshirë, e njohur si pre-preg. Këto fletë ngjitëse vendosen brenda ose rreth një kallëpe dhe më pas shërohen duke përdorur nxehtësi dhe presion për të futur ngurtësi. Teknika e prodhimit të infuzionit të rrëshirës së thatë mund të marrë dy forma të ndryshme. E para është e ngjashme me mënyrën se si zhvillohet prodhimi i parapregimit, me forma të prera pëlhure të thata të vendosura mbi një kallëp, me rrëshirë të shtuar si pjesë e procesit të pjekjes. Teknika e dytë, e përdorur nga kompani të tilla si Time dhe BMC (me biçikletat e saj Impec), përfshin shtrirjen e një strukture të vazhdueshme tubulare si çorape mbi një kallëp në një gjatësi të vetme. Prej këtu, rrëshira u shtohet nën presion formave tashmë të formuara.
Giant është e vetmja markë që prodhon të gjitha produktet e veta të parangjitjes së karbonit nga 'bobina deri në fund' – domethënë blen fibrën e saj të karbonit si fije në bobina të mëdha, shton rrëshirën e vet dhe vazhdon me prodhimin e kornizave, shufrave, kërcellit dhe aksesorëve të saj. Gjiganti, pra, duket si një kompani e mirë për të pyetur për rëndësinë e rrëshirave.
Menaxheri i produktit dhe trajnimit të saj në Mbretërinë e Bashkuar, David Ward, thotë: 'Filamenti ynë i fibrave të karbonit dorëzohet drejtpërdrejt nga Toray [prodhuesi më i madh në botë i fibrave të karbonit] në dhomën e bobinës. Prej aty është filetuar në tezgjah dhe është endur në fletë të mëdha pëlhure karboni. Pas thurjes shtohet rrëshira. Rrëshira qëndron në një lug sipër montimit të rulit dhe kalohet në leckë lëvizëse, aplikohet te filamente nëpërmjet rrotullave.' Procesi është i thjeshtë dhe teknika e përdorur nga Giant është pak a shumë identike me atë të përdorur nga të gjithë prodhuesit e fibra karboni para preg. Por megjithëse mund të jetë i thjeshtë në mekanikën e tij, saktësia, përsëritshmëria dhe kontrolli janë jetike për integritetin e produktit të përfunduar.
"Rërshira duhet të rrjedhë midis dhe të lyejë çdo fije të vetme në mënyrë perfekte," thotë Ward. “Shpërndarja e mirë e rrëshirës është jetike për marrjen e parapregatitjes së mirë nga fundi i një linje prodhimi.” Dempsey në Aprire shton, “Është kaq e rëndësishme që rrëshira të kalojë nëpër shtresa. Nëse e keni gabim rrëshirën, keni një kornizë të plasaritur. Është vërtet kritike.'
Në fund të tij
"Për shkak se rrëshira përbën 40% të një kornize gjigante pas tharjes, rrëshira është një pjesë shumë e rëndësishme," thotë Ward. “Pasi termoset [kurohet], është rrëshira ajo që i jep strukturës ngurtësi.” Përveç vetive themelore strukturore, rrëshira luan një rol tjetër jetësor. Dempsey thotë: “Duhet të transferoni streset nga një pjesë në tjetrën. Janë rrëshirat që lejojnë transferimin e ngarkesave ndërmjet shtresave të fibrave.'.
Rrëshira të ndryshme do të ndikojnë në performancën e produktit përfundimtar. Dempsey thotë: Nëse rrëshira është shumë viskoze, ajo nuk do të kalojë nëpër karbon dhe ju përfundoni me fibra që prekin njëra-tjetrën. Në mënyrë ideale ju dëshironi që ato të ndahen në mënyrë të imët.'
Pastaj është çështja e kompresueshmërisë, e cila ndikon në trashësinë e strukturave të karbonit. "Aditivët e ndryshëm në rrëshirë do të ndikojnë në kompresueshmërinë," thotë Dempsey. Ju mund të merrni një trashësi të ndryshme të shtresës në varësi të karakteristikave të rrëshirës. Në përgjithësi, rrëshirat më të lira do të jenë më të trasha. Me një rrëshirë të mirë, fibrat e karbonit mund të jenë mikronë larg njëra-tjetrës. Kjo ju jep mure më të hollë për të njëjtat cilësi të forta, që do të thotë një kornizë më e lehtë. Një rrëshirë më e lirë lë më shumë material midis fibrave dhe shtresave.'
Ndërsa Giant prodhon tërësisht në shtëpi, ka qenë në gjendje të zhvillojë rrëshirat e veta. Ward thotë, 'Ne jemi në gjeneratën tonë të tretë të zhvillimit të rrëshirës tani. Detajet më të vogla të procesit të formimit dhe forcimit janë të gjitha për shkak të vetive të rrëshirës – temperaturës në të cilën ajo zbret dhe kohës që kërkon kurimi.’ Për shkak të gamës së gjerë të çmimeve të produkteve të saj të karbonit, Giant përdor dy lloje të rrëshirës. "Rërshira jonë standarde përdoret në të gjitha linjat e produkteve përveç produkteve Advanced SL," thotë Ward. 'Për Advanced SL, ne përdorim një shtesë nanoteknologjike. Nanogrimcat rrisin rezistencën ndaj goditjes së kornizave tona me 18% pa asnjë efekt negativ në ngurtësinë ose peshën. Megjithatë ato kushtojnë shumë më tepër.'
Një nënprodukt shtesë i grimcave është ngjeshja e përmirësuar e murit gjatë kurimit. “Nanogrimcat lejojnë që rrëshira të mbushë zbrazëtirat mikro në shtresë. Rrëshira në fakt rrjedh më mirë, duke reduktuar potencialin për zbrazëti dhe duke zvogëluar trashësinë e murit, shton Ward.
Roli i një rrëshirë në zvogëlimin e zbrazëtirave është një pikë kyçe në integritetin strukturor të një kornize, siç shpjegon Dempsey. "Zbrazëtitë në rrëshirë janë vrima që do të mbledhin stresin," thotë ai. “Këto janë pika potenciale të dështimit dhe zbrazëtitë dështojnë duke u shpërthyer ndërsa shtresat shtrembërohen. Ju ende mund të merrni shtrembërim pa zbrazëti, por dëshironi të synoni për xhepa minimalë ajri në përbërje.'
Përveç transferimit të ngarkesës, trashësisë dhe qëndrueshmërisë së murit, rrëshirat mund të kenë një efekt në lëvizjen e biçikletës. Dempsey thotë, Nga një këndvështrim i thjeshtë, ju mund të mendoni për rrëshirat si një produkt me dy pako të stilit Araldite me një rrëshirë dhe një ngurtësues. Sasia e ngurtësuesit të përdorur me një rrëshirë të caktuar mund të ketë një efekt thelbësor në cilësinë e udhëtimit. Për një kornizë të mirë biçikletë, ju nevojitet pak përkulje brenda një rrëshirë të përpunuar për të lejuar transferimin e stresit midis shtresave të fibrave të karbonit. Ju mund ta merrni këtë duke përdorur një rrëshirë më të fortë me më pak ngurtësues. Dizajnerët e zgjuar mund të marrin një strukturë më të ngurtë ose më konformuese për një peshë të caktuar. Ju nuk mund të mbështeteni në një rrëshirë për ngurtësi, por, si inxhinier, duhet të jeni të vetëdijshëm për vetitë e mundshme që rrëshira mund t'i shtojë një strukture të përfunduar.'
Rrëshirat janë qartësisht të rëndësishme për cilësinë e kornizës së përfunduar, kështu që ne i kthehemi pyetjes se pse dëgjojmë kaq pak për to.
"Rërshira është një lejues, jo një drejtues i veçorive," thotë Dempsey. "Rërshira na lejon të lidhim shtresat e ndryshme të fibrave të karbonit së bashku - për shembull T700 me T800 - për të përdorur vetitë e ndryshme që fibrat na paraqesin. Është një shitje e vështirë dhe shumë e vështirë për t'u sprapsur, por roli që ata luajnë nuk duhet nënvlerësuar.'
David Ward i Giant e thotë më shkurt: 'Rrëshirat janë vetëm një ngjitës. Ata thjesht nuk janë seksi.'
Nxehtësia e momentit
Duke pasur parasysh që shumica e prodhuesve të biçikletave përdorin karbon të parapreguar, zgjedhjet e tyre janë të kufizuara për sa i përket përdorimit të rrëshirës për të ndikuar në performancën e një kornize. Por kjo nuk i ndalon njerëzit që të kërkojnë drejtime të reja ose të shtyjnë kompanitë e rrëshirës dhe para-pregimit për të prodhuar produkte të ndryshme.
Dempsey thotë, "Ne po punojmë që partnerët të prodhojnë një rrëshirë që nuk fiket në temperaturën e dhomës. Një faktor kufizues i dizajnit është se sapo të merrni pre-preg nga magazinimi i tij në të ftohtë, ai fillon të shërohet me ajër. Nuk do të shkojë kurrë plotësisht jashtë furrës së tharjes, por do të "fiket". Një pregim paraprak që na lejoi të përdornim një proces më kompleks shtrimi dhe të zhvillonim librin tonë të pllakës [shih fjalorin, majtas] në nivelin që duam, do të na lejonte të merrnim shumë më tepër nga rezultati ynë përfundimtar. Kjo do të ishte e shkëlqyer për ne.'
Një zonë ku rrëshirat luajnë një rol të madh është prodhimi i rrotave të karbonit. Këtu rrëshirat janë thelbësore, jo vetëm për integritetin strukturor dhe ngurtësinë e timonit, por edhe për performancën e frenimit.
Leschik i Lightweight thotë: 'Pika më e dobët e një rrëshirë është sjellja e saj në temperaturë. Shumica e rrëshirave kanë probleme mbi 150°C. Gjatë 10 viteve të fundit ne kemi trefishuar rezistencën ndaj temperaturës së rrëshirave tona.'
Pothuajse çdo çiklist do të ketë dëgjuar një histori tmerri për një rrotë karboni që dështon në një zbritje të gjatë për shkak të akumulimit të nxehtësisë, por çfarë ndodh në të vërtetë kur tabaka e frenave takohet me buzën? Leschik thotë: Tribologjia është shkenca dhe inxhinieria e sipërfaqeve ndërvepruese në lëvizje relative. Ai përfshin studimin dhe zbatimin e parimeve të fërkimit, lubrifikimit dhe konsumit. Frenimi në një buzë CFRP me jastëkë frenash gome në kushte të lagështa ose të thata është një sistem i tillë tribologjik. Optimizimi i këtij sistemi për performancë të mirë të frenimit nuk është i mundur pa rrëshirë rezistente ndaj temperaturës së lartë.'
Ashtu si me performancën e kornizës, janë aditivët në rrëshirë që shtojnë rezistencën ndaj nxehtësisë dhe çmimin. Një shtesë e tillë është qeramika - silicë. Ndërsa Aprire nuk prodhon rrota, Dempsey e kupton procesin: “Rrëshirat bëjnë një ndryshim masiv në strukturën e buzës së karbonit. Për shembull, shtimi i silicës largon një sasi të konsiderueshme nxehtësie nga trupi i strukturës dhe lejon rrjedhën e ajrit të ftohet buzën shumë më mirë sesa me një buzë standarde CFRP. Bakri do të ishte një aditiv i shkëlqyeshëm pasi ka aftësinë për të tërhequr sasi të mëdha nxehtësie, por ka potencial që squfuri të rrjedhë në rrëshirë nëse lagështia hyn përmes ndonjë mikroçarjeje. Kjo do të çonte në shtrembërim pothuajse të sigurt. Lavamanët e nxehtësisë - rrjetat brenda rrëshirës - kanë potencial të madh. Kjo teknologji mund të vijë fare mirë.'
Leschik i Lightweight gjithashtu ka besim të madh në zhvillimet e rrëshirës: Ne po shikojmë në optimizimin e rimave të frenimit të buzës. Me rrëshirat inteligjente jemi të sigurt që mund t'i japim kalorësit të njëjtën performancë frenimi si disqet pa asnjë gram peshë shtesë.'.
E vërteta e vështirë
Është e qartë se rrëshira është një hero i pakënduar i procesit të ndërtimit të biçikletave. Mund të ndikojë në ngurtësinë, qëndrueshmërinë, peshën, sigurinë dhe çmimin e produkteve me fibër karboni, kështu që a mund të presim që prodhuesit të fillojnë të depilojnë lirike rreth mrekullive të sendeve të tyre ngjitëse? Ndoshta jo, sepse është ende vetëm një pjesë e një sistemi kompleks. Rrëshira me cilësi të lartë nuk do të kompensojë fibrat e karbonit me cilësi të dobët ose teknikat e ndërtimit të pafrymëzuara. Siç thotë Leschik i Lightweight, ‘Është e njëjta çdo herë: për të gatuar një tortë të bukur ju nevojiten përbërësit e duhur në raportin e duhur, të përgatitur mirë.’
Zhargoni i karbonit: Çfarë do të thotë e gjithë kjo?
