カーボンファイバー101:バイクの作り方と修理

BY admin

| 10月 8, 2021

サイクリングはカーボンファイバーに取りつかれています。カーボンがフレーム、車輪および部品を造るのに使用されています。初級レベルのバイクからのやっと達成可能なハローの乗車にすべてのそれを見つけることができる。

あなたは、任意の独断サイクリストと話を任意の時間を費やしてきた場合は、間違いなく材料としての炭素についての逸話、ジョーク、懸念、および批判の多くを聞いたことがあります。神話や物語は、炭素がとても人気がある理由と、なぜそれは新しい自転車のために買い物をするときに検討する価値がある理由を質問するいくつかの

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詳細については、炭素繊維の専門家、Brady Kappiusに話を聞きました。彼は壊れたカーボン、ボルダー、コロラド州の首位カーボン繊維の自転車の修理工場の創設者である。 Kappiusと彼のチームは、4,500以上のカーボンバイクのフレームを正常に修復しており、彼らは内側と外側の材料を理解しています。そうです、あなたが聞いたことがあるかもしれないものにもかかわらず、炭素繊維は修復することができます。私たちはKappiusに話を聞いて、彼は炭素繊維がどのように機能するか、なぜそれがサイクリングでとても人気があるのか、そしてそれが壊れたときに炭素を修復することができるのかについていくつかの光を当てるのを助けました。

なぜ炭素繊維から自転車を作るのですか？

現代のバイクが炭素で作られているのには理由があります。炭素繊維は、鋼、アルミニウム、さらにはチタンのような金属に比べていくつかの有利な特性を有する。

Brady Kappius:”他の材料と比較して、炭素繊維はサイクリング業界で最も新しいものの一つです。自転車に炭素繊維をもたらした技術は、本当に航空宇宙産業から来ました。 90年代初頭まで、消費者市場でカーボンバイクが離陸するのを実際に見始めたことはありませんでした。

“カーボンファイバーのユニークな点は、非常に軽量ですが、耐久性もあるということです。あなたは炭素繊維から非常に、非常に強い自転車を作ることができます。大きな利点は、材料が異なる方向に異なるように作用するように設計できることである。カーボンフレームは、特定の方向に剛性を持つように設計することも、ねじり方向に剛性を持つように設計することもできます。ファイバーの向きの方向によって、フレームまたはコンポーネントの特性が決まります。

“炭素繊維はこのように非常にユニークです。たとえば、アルミ製の自転車を作る場合は、チューブの厚さと直径で遊ぶことができますが、他にはあまりありません。アルミニウム管の特性がであるものは何でもあなたが得ようとしているほとんどすべてです。カーボンを使うと、エンジニアおよび製造業者は実際に材料の特性を制御し、異なった区域の剛さそして強さの異なったレベルを与えることができまた、アルミニウムは耐久限界と呼ばれるものを持っています。それは正常な負荷条件の下で無限疲労生命を過しません。炭素はほぼ無限の疲労寿命を持っています。

“カーボンの特性により、自転車を軽くすることができます。自転車の特定の領域は、多くのストレスを見ていないと言います。従って、X厚さずっとである連続的な管を使用しなければならないかわりに正確に負荷がより少しであり、必要とされるところで多くを集中するあこれはあなたが自転車からほしいと思うすべてであるフレームを作り出すためのカーボン理想を作る—軽量、耐久、強く、それが実際によく乗るバイク。”

カーボンバイクはどのように作られていて、なぜそんなに高価なのですか？

カーボンバイクを見ると、多くの新しいライダーが気づく大きなことは、同等のアルミバイクよりもコストがかかるということです。カーボンバイクを作るプロセスは金属の管からバイクを作るより複雑であり、カーボンバイクの費用にその要因の多く。

カーボンバイクフレームのレイアップと製造プロセス写真提供アライドサイクルワークス。 Alliedがアメリカ製のカーボンバイクをどのように生産しているかの詳細はこちらをご覧ください。

BK:”金属製の自転車と炭素繊維製の自転車の大きな違いは、製造プロセスにあります。金属製の自転車では、チューブは一緒に溶接されています。それらの管は通常購入されるか、または形作られ、それからフレームにそれらの部分を一緒に結合することについてちょうどある。

“炭素繊維では、それは全く異なります。炭素繊維は文字通り繊維であり、布のようなものです。彼らは樹脂に懸濁しています。通常、すでに樹脂が入っている”pre-preg”またはpre-impregnated炭素繊維のシートから始めます。それらはあなたがほしい特徴によってタイプの巨大な類別入って来。繊維が45度の角度で配向されているシート、0度のもの、または90度の繊維が0度の繊維と一緒に織られているシートがある場合があります。それらの織られた繊維は、炭素繊維を想像するときに人々が考える典型的な炭素織りの外観を作り出します。

“メーカーは、彼らが自転車から望むすべての特性を選択します。彼らはそれがある場所でより堅く、別の場所でより準拠したいと思うかもしれません、そして彼らはそれを”レイアップスケジュール”と呼ばれるもの’所望の特性を得るためには、特定の順序で、特定の方向に、特定の場所に繊維を敷設する必要があります。

「それぞれの作品がどこに行くかには膨大な思考があり、それはすべて手作業で行われています。自転車はおそらく、実際の人によって手で金型に入れられた炭素繊維の個々の部分の数百を持っているだろう。大量の炭素繊維自転車のコストは、それに入る手の労働から来ています。金型自体も高価です。単一の金型を開くのは数万ドルで、作成しているフレームサイズとモデルごとに1つが必要です。

「それで全部がオーブンに入って治った。それは、パッケージ全体を凝固させ、それらの個々の層をすべて一緒にして一貫して作用させる化学反応が起こるときです。

“プロセス全体を自動化する方法は本当にありません。明らかに、そこにそれに取り組んでそこに人々がありますが、そこにあるほとんどすべての炭素繊維の自転車とコンポーネントは、まだ手で一緒に繊維の”

炭素繊維の長所と短所は何ですか？

炭素繊維は信じられないほど強いです。しかし、平均的な消費者は、炭素繊維が鋼、チタン、またはアルミニウムのように強くないという誤解を持っているかもしれません。これは必ずしもそうではありませんが、Kappiusはこの種の誤解が生じた理由を説明しています。

: “だから、私は炭素が非常に強く、硬いものとして記述することができると思います。そして、ほとんどすべてのカーボンバイクは強くて硬いように作られていますが、通常の乗馬条件では”というアスタリスクをそこに置く必要があります。”ええ、カーボンフレームはサドルから、等下降、上昇していれば素晴らしいです。フレームのすべてのプロパティはそのために設計されています。しかし、それは異常な、または壊滅的なクラッシュのために設計されていない、またはガレージのドアか何かに実行されます。これらのタイプの力は標準的な使用範囲の外にあるため、それらを見るために自転車を設計することはありません。あなたは可能性がありますが、それは同様に乗らないだろうし、それはより多くの重量を量るだろう。

“エンジニアは、より耐久性のあるフレームを設計することで良くなっています。あなたは、メーカーが虐待マウンテンバイクを参照してくださいを支援するためにレイアップや繊維の種類を変更することにより、より高い影響を見ている分野に多くの焦点を入れているこれらの日のマウンテンバイクでそれを見ています。しかし、あなたの700グラムのロードバイクフレームが木製のポストに落ちた場合、それはそれを行うように設計されていないので、それは割れるかもそれはよく乗るように設計されています。私たちがカーボンフレームで見るダメージの大部分は、それが悪いクラッシュであろうとフレームが取ったヒットであろうと、ある種の奇妙な例からのもそれは製造上の欠陥のいくつかの並べ替えからだということは非常にまれです。”

“ハイモッド”カーボンとは？

エントリーレベルのカーボンからハイエンドまで、さまざまなバイクフレームを見ると、顧客はカーボンを”高弾性率”または”高mod”と表現する用語に出くわし「Kappiusは、高弾性率炭素が何であり、それが実際にどのくらい重要であるかを説明しています。

BK:”弾性率は機械的性質の尺度です。弾性率は剛性であり、それは炭素がどのように硬いです。理論的には、高弾性率繊維のみで自転車を構築し、それらの少ないを使用することができ、自転車は軽量になります。あなたは、ハイエンドのカーボンとハイエンドのロードバイクでこれを参照してください。しかし、特にマウンテンバイクのような用途では、高弾性率の炭素もより脆いため、すべての高弾性率繊維が必ずしも必要とは限りません。たとえば、マウンテンバイクでは、フレームがより良い影響を受け、実際にそれにいくつかのフレックスを持っていることを望むので、あなたは領域にいそれはマーケティングの言葉の多くである。誰かが”X-hundred Toray、high-mod whatever”炭素繊維を持っていると言うかもしれませんが、それは本当にあなたが考えるほど意味しません。あるブランドの”高mod”は、別のブランドの低または中modulusカーボンに相当する可能性があります。”

5. 衝突や事故の後にカーボンフレームを自分で検査するにはどうすればよいですか？

プロのメカニックは、クラッシュやカーボン損傷が発生した場合には、常に自転車を検査する必要があります。しかし、最初に自分でチェックをしたい場合は、Kappiusがフレームへの潜在的な損傷を評価するために提案する簡単な方法があります。

カーボンバイクのフレームに亀裂や損傷がないかどうかのチェックと検査 BK:”クラッシュと損傷はすべて相対的なものです。それはあなたがあなたの車の上にあなたのバイクを残して、ガレージに運転したようなものだ場合、それはあなたが本当にそれをチェックする気にそれはおそらくそれに乗ることを検討する価値さえありません。私たちはそれらのバイクを遠ざける、それはあまりにも危険です。あなたは自転車の中で起こったすべてを知らない。

「しかし、それはあなたの自転車が転倒したり、あなたのマウンテンバイクに衝突したりするシナリオだとしましょう。うまくいけば、衝撃の背後にある重量は、自転車自体、またはあなたの体のビットから主に来たが、他の多くではありません。目視検査から始めます。自転車を洗う。うまくいけば、あなたはかなりよくあなたのバイクの世話をし、あなたがそれに入れたすべての傷を知っているので、あなたは物事に目を離さない。しかし、それを完全にきれいにして、自転車全体の良い眺めを得ることができます。それは本当に始めるのに最適な場所です。あなたは亀裂や損傷の任意の種類を探しています。あなたが何かを見つけた場合は、破損した場所の上にぼろを実行することができ、ぼろが間違って何かがあるという兆候だ炭素管上の障害がある場

「そのようなダメージを見つけたら、もう少し深く行くことができます。損傷していない近くの同様の形状または特性を有するチューブのセクションがある場合は、比較するためにそれを使用することができます。ヘッドチューブの後ろに数インチの損傷があるとします。あなたが心配している区域からの点で上の管を1インチか2つのより遠い、点検して下さい。あなたの親指を使用して、それがどのように感じているかを確認するためにチューブにプレスを与えます。その後、損傷した領域に戻って同じことをしてください。それは柔らかく感じますか？それは何かが間違っている大きな兆候です。

“その後、タップテストを行う音響のものに行くことができます。それは同じ種類のものです。損傷していないことがわかっている損傷から離れている領域を見つけます。六角キーのような金属製のオブジェクトでそれをタップして、あなたが聞くものを参照してください。それからあなたが心配している区域とそれを比較しなさい。調子が悪くなってきた。それは良いことだ場合、それは甲高い音だろうし、それが破損している場合は死んだ音のようなもの。私の推測では、平均的なライダーのためのものです,あなたはそれをテストタップしようとしている点に得ている場合,あなたはおそらくすでにそれが破損している知っています.

“最終的には、フレームについての心配がある場合は、常にバイクショップまたはこれを専門とする私たちによってチェックアウトさせる必要があります。多くの場合、塗料の下や見えない領域に損傷が隠されている可能性があります。

“あなたがカーボンバイクを所有しているなら、それに目を離さないでください。それは金属製の自転車とは異なり、さまざまな方法で損傷を示します。金属では、一般的なものは、溶接部の亀裂やチューブのへこみです。カーボンは凹みません。それは非常に脆い材料です。”

炭素修復はどのように機能しますか？

多くのライダーはカーボンファイバーのフレームを修理できることに気づいていません。壊れたカーボンのような専門家によって行われる修理は傷つけられたフレームの完全性を元通りにし、カーボンlayupの元の特性を維持する。

カーボンバイクフレームの修理の仕組み BK:”バイク業界では、カーボンフレームのようなものを修理できるという新しいアイデアだと思います。私が言ったように、複合材料は航空宇宙で始まりました。例えば、ボーイングは、岩がそれに当たって何かを裂くと、飛行機を捨てるだけではありません。最後の数十年にわたって、エンジニアは非常に精製され、有効なカーボン修理プロセスを開発しました。それは私達がまたバイクですることを効果的にである。

“最初のステップは、塗料を取り除き、炭素をよりよく見て、損傷とそれがどれだけ伝播しているかのより良いゲージを得ることです。その後、あなたはかなり特定の方法で損傷した材料を削除します。それはscarfingと呼ばれています。あなたはそれを砂にするので、それは凹んで先細りになります。あなたはそれが破損している場所を過ぎて行かなければならないので、新しい繊維を持ち込み、負荷を移すために本当に良い接着領域を持つことが私達は堅い構造にそれをすべて結合するために既存のよい繊維に先細り、結合しています。

“ダメージを取り除くと、この炭素層のタマネギの皮が得られます。私たちは、繊維の方向や織り方を見て、新しい繊維のレイアップをもともとあったものに慎重に一致させます。それによって、まだ修理が付いている管の同じ元の特性を得ます。

“それは亀裂の周りにもっと炭素を包むほど単純ではありません。あなたのカーボンバイクをあなた自身修理するようにあなたがeBayかウェブサイトで買うことができるキットがある。”それはあなたが塗料をスカッフし、その周りにいくつかの炭素を包むもののようなものです。繊維の向きには考えがありません。管の特性を変え、修理の応力集中が管が扱うように意図されていた、再度失敗できるより大きいほどその区域を堅くさせることができる。それは大ざっぱです。

炭素修復の限界は何ですか？

炭素修復は信じられないほど効果的ですが、すべてを修正することはできません。 Kappiusは、修理の範囲外であるものを説明します。

: “私が最初に言うことは、私たちがもともとのように強くすることができると思わなければ、何も修復しないということです。それは私たちにとって大きな要因であり、私たちは常に慎重さの側で誤りを犯しています。

“あまり一般的ではありませんが、自転車のフレームのアライメントについて心配がある場合、それはもはやまっすぐではないことを意味し、修理するマウンテンバイクで、挿入物が製造工程の間に結ばれる懸濁液のピボットのまわりの区域は修理し非常ににくいです。そして、剪断されたディレイラーハンガーのようなもの-ハンガーが壊れているだけでなく、フレームに取り付けられているボルトがなくなっている—私たちは現在、それを修復する方法はありませんが、私たちはそれに取り組んでいます。これらは最も一般的な制限です。

“じゃあカーボンホイールがあるんだ。ブレーキ面が良好な制動のために完全に均一でなければならず、それを行う唯一の方法は製造業者からの金型の外にあるので、我々は間違いなくリムクリンチャーは堅く、特にチューブレスのために不連続を持つことができないか、またはタイヤがきちんと坐らないか、または密封しないので堅い。実際に私達が修理を考慮する唯一の車輪は管状ディスク車輪である。しかし、ほとんどの場合、それは費用対効果の高いものではありません。交換品を手に入れる方が良いです。

“一つの良いことは、カーボンホイールの価格が十分に下がってきていることです。特にマウンテンバイクの側面で、材料の特性および縁の設計はより多くの影響を扱うためによりよくなっている従って私達は少数の失敗を今見”

カーボン修理はサイクリング業界にどのように適合していますか？

より多くのライダーがカーボン修理に気づき、受け入れられた練習になっています。 Kappiusは、将来的には、メーカーが廃棄物を削減し、道路や歩道上のより多くのバイクを維持する方法として修復するために見ていきます、と期待しています。

BK：「業界がより合法的な慣行として炭素修復を受け入れ始めることを願っています。いくつかのメーカーはそれを許可し、私たちと一緒に仕事をして喜んでいます。本当にリサイクルのための良いオプションがないので、それは多くの廃棄物を避けるだろう。損傷した炭素は埋立地に入るだけです。

“私たちは常に顧客に言います。私たちはできるので、あなたのお金を取るつもりはありません。残念なことに、しばしば、破損したフレームは完全に修正可能で使用可能かもしれませんが、製造業者はフレームを切り刻んだり破壊したりしたいと思自転車はまだそれに残っているので、多くの使用を持っています。それは彼らが取るルートだ悲しいですが、私は責任の観点からなぜ彼らがそれをするのか理解しています。

“メーカーに行って、私たちがやっていることを彼らに示す機会がなければならないのは素晴らしいことですし、フレームの特性はすべて同じです。新しいフレームにいくつかの壮大な支出の代わりに、数百ドルを費やすことができます。

“私たちの修理はすべて、完全に譲渡可能な五年間の保証を持っています。私たちは私たちの仕事の後ろに立って、彼らは新しいほど強くなるつもりでない限り、修理をしません。それが明らかにまだ重要な価値を持っているフレームであれば、それを修復することは理にかなっています。顧客は私達から修理されたバイクに乗ることについての第二の考えを持つべきではない。”