Włókno Węglowe 101: Jak powstają i naprawiają rowery

Kolarstwo ma obsesję na punkcie włókna węglowego. Węgiel jest używany do budowy ram, kół i komponentów. Można go znaleźć na wszystkim, od podstawowych rowerów po ledwo osiągalne przejażdżki halo.

jeśli spędziłeś czas na rozmowach z opiniotwórczymi rowerzystami, niewątpliwie słyszałeś wiele anegdot, żartów, obaw i krytyki węgla jako materiału. Mity i historie mogą skłonić niektórych rowerzystów do zastanowienia się, dlaczego węgiel jest tak popularny i dlaczego warto go rozważyć przy zakupie nowego roweru.

Brady Kappius z łamanym węglem i komponentami Kappius

aby dowiedzieć się więcej, rozmawialiśmy z ekspertem w dziedzinie włókien węglowych, Brady Kappius. Jest założycielem Broken Carbon, czołowego warsztatu naprawczego Rowerów Z Włókna Węglowego w Boulder w stanie Kolorado. Kappius i jego zespół z powodzeniem naprawili ponad 4500 ram rowerowych z włókna węglowego i rozumieją materiał wewnątrz i na zewnątrz. Zgadza się, pomimo tego, co mogłeś usłyszeć, włókno węglowe można naprawić. Rozmawialiśmy z Kappiusem i pomógł rzucić trochę światła na to, jak działa włókno węglowe, dlaczego jest tak popularne w rowerze i jak można go naprawić, gdy się zepsuje.

po co budować rowery z włókna węglowego?

nie bez powodu tak wiele nowoczesnych rowerów jest wykonanych z węgla. Włókno węglowe ma pewne korzystne właściwości w porównaniu do metali takich jak stal, aluminium, a nawet Tytan.

Brady Kappius: „w stosunku do innych MATERIAŁÓW Włókno węglowe jest jednym z najnowszych w branży rowerowej. Technologia, która wprowadziła włókno węglowe do rowerów, pochodzi naprawdę z przemysłu lotniczego. Na rynku konsumenckim pojawiły się dopiero na początku lat 90.

„wyjątkową cechą włókna węglowego jest to, że jest bardzo lekki, ale także wytrzymały. Można zrobić bardzo, bardzo mocny Rower Z Włókna Węglowego. Ogromną zaletą jest to, że materiał można zaprojektować tak, aby działał w różnych kierunkach. Możesz zaprojektować ramę z włókna węglowego tak, aby była sztywna w określonym kierunku lub sztywna skrętnie, przy jednoczesnym zachowaniu zgodności w innym kierunku. Kierunek zorientowania włókien określi charakterystykę ramy lub elementu.

„włókno węglowe jest dość wyjątkowe w ten sposób. Jeśli na przykład zrobisz rower z aluminium, możesz bawić się grubością i średnicą rury, ale niewiele więcej. Niezależnie od właściwości rur aluminiowych, to wszystko, co dostaniesz. Dzięki węglowi inżynierowie i producenci mogą naprawdę kontrolować właściwości materiału i nadawać różne poziomy sztywności i wytrzymałości w różnych obszarach. Również aluminium ma tak zwaną granicę wytrzymałości. Nie ma nieskończonej trwałości zmęczeniowej w normalnych warunkach obciążenia. Węgiel ma prawie nieskończoną trwałość zmęczeniową.

” właściwości węgla pozwalają na lżejszy rower. Powiedzmy, że konkretny obszar roweru nie odczuwa dużego stresu. Zamiast więc używać ciągłej rury o grubości X, można precyzyjnie kontrolować ilość włókna umieszczanego w określonych obszarach, w których obciążenia są mniejsze i koncentrować więcej tam, gdzie jest to potrzebne. To sprawia, że karbon idealnie nadaje się do produkcji ramy, która jest wszystkim, czego potrzebujesz od roweru — roweru lekkiego, wytrzymałego, mocnego i który jeździ naprawdę dobrze.”

jak powstają rowery węglowe i dlaczego są takie drogie?

dużą rzeczą, którą wielu nowych rowerzystów zauważy, patrząc na rowery węglowe, jest to, że kosztują więcej niż porównywalny rower aluminiowy. Proces tworzenia roweru węglowego jest bardziej skomplikowany niż tworzenie roweru z metalowych rur, a wiele z tego czynników wpływa na koszt rowerów węglowych.

zdjęcia dzięki uprzejmości Allied Cycle Works. Przeczytaj więcej o tym, jak Allied produkuje Amerykańskie rowery węglowe tutaj.

BK: „duża różnica między rowerem metalowym a rowerem z włókna węglowego polega na procesie produkcyjnym. Z metalowym rowerem rury są spawane razem. Te lampy są zwykle kupowane lub formowane, a potem chodzi tylko o połączenie tych elementów w ramę.

„z włóknem węglowym jest zupełnie inaczej. Włókna węglowe to dosłownie włókna, jak tkanina. Są zawieszone w żywicy. Zwykle zaczynasz od arkusza „pre-preg” lub wstępnie impregnowanego włókna węglowego, które ma już w sobie żywicę. Są one dostępne w ogromnym asortymencie typów w zależności od cech, które chcesz. Możesz mieć jeden arkusz, w którym włókna są zorientowane pod kątem 45 stopni, jeden pod kątem 0 stopni lub jeden, w którym mają włókna 90 stopni splecione razem z włóknami 0 stopni. Te tkane włókna tworzą typowy splot węglowy, o którym ludzie myślą, gdy wyobrażają sobie włókno węglowe.

” producent wybiera Wszystkie cechy, które chcą z roweru. Mogą chcieć, żeby było sztywniejsze w jednym miejscu, bardziej zgodne w drugim, i korelują to z tak zwanym harmonogramem rozkładów.”Aby uzyskać pożądane właściwości, wymaga ułożenia włókien w określonym miejscu, w określonej kolejności i w określonym kierunku.

” jest ogromna ilość myśli, która idzie tam, gdzie każdy element idzie, a wszystko jest zrobione ręcznie. Rower prawdopodobnie będzie miał setki pojedynczych kawałków włókna węglowego, które zostały ręcznie włożone do formy przez prawdziwą osobę. Duża część kosztów roweru z włókna węglowego pochodzi z pracy rąk, która się w niego wkłada. Same formy też są drogie. To dziesiątki tysięcy dolarów, aby otworzyć jedną formę, i potrzebujesz jednej dla każdego rozmiaru ramy i modelu, który tworzysz.

” potem wszystko wchodzi do piekarnika i się utwardza. Wtedy zachodzi reakcja chemiczna, która zestala cały pakiet i sprawia, że wszystkie poszczególne warstwy łączą się i działają spójnie.

” naprawdę nie ma sposobu, aby zautomatyzować cały proces. Oczywiście, są ludzie, którzy nad tym pracują, ale prawie każdy rower z włókna węglowego i komponent, który tam jest, nadal jest układany przez osobę, która układa te warstwy włókna ręcznie.”

jakie są mocne i słabe strony włókna węglowego?

włókno węglowe jest niesamowicie mocne. Ale przeciętny konsument może mieć błędne przekonanie, że włókno węglowe nie jest mocne jak Stal, Tytan lub aluminium. Nie zawsze tak jest, ale Kappius wyjaśnia przyczynę tego rodzaju nieporozumień.

BK: „Myślę więc, że węgiel można opisać jako coś, co jest niezwykle mocne i sztywne. I prawie wszystkie rowery węglowe są wykonane tak, aby były mocne i sztywne, ale musisz umieścić gwiazdkę, która mówi: „w normalnych warunkach jazdy.”Tak, karbonowe ramy są świetne, jeśli zjeżdżasz, wspinasz się, z siodła itp. Wszystkie właściwości ramy są do tego przeznaczone. Ale nie jest przeznaczony do nietypowej lub katastrofalnej katastrofy, ani do wpadnięcia w bramę garażową,czy coś. Te rodzaje sił są poza standardowym zakresem użytkowania, więc nie projektujesz roweru, aby je zobaczyć. Mógłbyś, ale nie jeździłby tak dobrze i ważyłby o wiele więcej.

„Inżynierowie coraz lepiej projektują ramy, aby były bardziej trwałe. Widzisz to bardziej na rowerach górskich w dzisiejszych czasach, gdzie producenci kładą większy nacisk na obszary, które widzą większe skutki, zmieniając układ lub typ włókna, aby pomóc w nadużywaniu rowerów górskich. Ale jeśli 700-gramowa rama roweru szosowego przewróci się na drewnianym słupku — cóż, może pęknąć, ponieważ nie jest zaprojektowana do tego. Jest zaprojektowany, aby dobrze jeździć. Zdecydowana większość uszkodzeń, które widzimy w ramkach z włókna węglowego, pochodzi z jakiegoś dziwnego przypadku, niezależnie od tego, czy jest to zły wypadek, czy uderzenie, które ramka otrzymała. To bardzo rzadkie, że jest to z jakiegoś rodzaju wady fabrycznej.”

co to jest węgiel” high-mod”?

patrząc na różne ramy rowerowe, od klasy podstawowej po high-end, klienci natkną się na terminy opisujące węgiel jako „high-modulus” lub „high-mod.”Kappius wyjaśnia, czym jest węgiel o wysokim module i jak bardzo ma on Znaczenie.

BK: „moduł jest miarą właściwości mechanicznych. Moduł to sztywność; to jak sztywny jest węgiel. Teoretycznie można zbudować rower tylko z włókien o wysokim module i używać ich mniej, a rower będzie lżejszy. Widać to w wysokiej klasy rowerach szosowych z wysokiej klasy węglem. Ale nie zawsze chcesz wszystkich włókien o wysokim module, szczególnie do zastosowań takich jak kolarstwo górskie, ponieważ węgiel o wysokim module jest również bardziej kruchy. W rowerach górskich, na przykład, chcesz trochę niższego modułu węgla w obszarach, ponieważ chcesz, aby rama lepiej przyjmowała uderzenia i faktycznie miała trochę elastyczności. To bardziej termin marketingowy. Ktoś może powiedzieć, że mają „x-hundred Toray, high-mod cokolwiek” włókno węglowe i to naprawdę nie znaczy tak wiele, jak myślisz. „High-mod” jednej marki może być równoważny niskomodułowemu lub średniomodułowemu węglowi innej marki.”

5. Jak mogę sam sprawdzić ramę z włókna węglowego po wypadku lub wypadku?

profesjonalny mechanik powinien zawsze sprawdzać rower w przypadku awarii lub uszkodzenia węgla. Ale jeśli chcesz najpierw sprawdzić sam, oto prosta metoda sugerowana przez Kappius, aby ocenić potencjalne uszkodzenie ramy.

BK: „wszystkie awarie i uszkodzenia są względne. Jeśli zostawiłeś rower na samochodzie i wjechałeś do garażu, to jest to tak duża siła, że naprawdę nie musisz tego sprawdzać. Pewnie nawet nie warto próbować na nim jeździć. Jeśli oddalimy te rowery, to będzie zbyt ryzykowne. Nie wiesz wszystkiego, co wydarzyło się w motorze.

” ale powiedzmy, że jest to scenariusz, w którym rower się przewraca, lub masz wypadek na rowerze górskim. Mam nadzieję, że ciężar uderzenia pochodził głównie z samego roweru, lub trochę Twojego ciała, ale niewiele więcej. Zacznij od oględzin. Umyj rower. Mam nadzieję, że zadbasz o swój rower całkiem dobrze i będziesz miał na wszystko oko, abyś wiedział, co w niego włożyłeś. Ale wyczyść go całkowicie, aby uzyskać dobry widok na cały rower. To najlepsze miejsce na początek. Szukasz jakichkolwiek pęknięć lub uszkodzeń. Jeśli coś znajdziesz, możesz przerzucić szmatę na uszkodzone miejsce, a jeśli szmata zacina się na węglowej rurce, to znak, że coś jest nie tak.

” jeśli znajdziesz takie uszkodzenia, możesz pójść trochę głębiej. Jeśli w pobliżu znajduje się część rury o podobnym kształcie lub cechach, która nie jest uszkodzona, możesz użyć jej do porównania. Powiedzmy, że masz jakieś uszkodzenia kilka centymetrów za rurą czołową. Sprawdź górną rurę w miejscu cal lub dwa dalej w dół, z dala od obszaru, o który się martwisz. Użyj kciuka i naciśnij go na rurkę, aby zobaczyć, jak to jest. Następnie wróć do uszkodzonego obszaru i zrób to samo. Czy jest bardziej miękki? To duża wskazówka, że coś jest nie tak.

” następnie możesz przejść do akustyki, gdzie wykonujesz test stukania. To to samo. Znajdź obszar, który jest z dala od szkód, o których wiesz, że jest nieuszkodzony. Dotknij go metalowym przedmiotem, takim jak klucz sześciokątny, i zobacz, co słyszysz. Następnie porównaj to z obszarem, o który się martwisz. TON się zmniejszy. Będzie brzmiał wysoko, jeśli jest dobry, a potem brzmiał martwy, jeśli jest uszkodzony. Moim zdaniem dla przeciętnego jeźdźca, jeśli dotarłeś do punktu, w którym zamierzasz go przetestować, prawdopodobnie już wiesz, że jest uszkodzony.

” ostatecznie jednak, jeśli jest jakiś problem z ramą, zawsze powinieneś ją sprawdzić w sklepie rowerowym lub u nas, kogoś, kto się w tym specjalizuje. Często mogą pojawić się uszkodzenia ukryte pod farbą lub w miejscach, których nawet nie widać.

„Jeśli posiadasz rower węglowy, po prostu miej na niego oko. Różni się od metalowego roweru i wykazuje uszkodzenia na różne sposoby. W przypadku metalu powszechne są pęknięcia w spoinach lub wgniecenia w rurach. Węgiel nie wgnieca. To bardzo kruchy materiał.”

jak działa Naprawa węgla?

wielu rowerzystów nie wie, że ramy Z Włókna Węglowego można naprawić. Naprawy wykonywane przez profesjonalistów, takich jak Broken Carbon, przywrócą integralność uszkodzonej ramy, a nawet zachowają oryginalne właściwości układu węglowego.

BK: „myślę, że w branży rowerowej wciąż jest nowy pomysł, że takie rzeczy jak ramy węglowe mogą być naprawiane. Jak mówiłem, kompozyty zaczęły się w przemyśle lotniczym. Boeing, na przykład, nie wyrzuca samolotu, jeśli uderzy w niego skała i coś pęknie. W ciągu ostatnich kilku dekad inżynierowie opracowali bardzo wyrafinowany i skuteczny proces naprawy węgla. To jest efektywnie to, co robimy również na rowerach.

„pierwszym krokiem jest usunięcie farby i lepsze przyjrzenie się węglowi i lepsze oszacowanie uszkodzeń i stopnia rozprzestrzeniania się. Następnie usuwasz uszkodzony materiał w dość szczególny sposób. To się nazywa scarfing. Szlifujesz go, żeby był wklęsły i zwężający się. Musisz przejść obok miejsca, w którym jest uszkodzony, aby mieć naprawdę dobry obszar klejenia, aby wprowadzić nowe włókna i przenieść ładunek. Zwężamy się i łączymy z istniejącymi dobrymi włóknami, aby połączyć to wszystko w sztywną strukturę.

” po usunięciu uszkodzeń otrzymujesz skórkę cebuli z warstw węgla. Patrzymy na kierunek lub splot włókien i starannie dopasowujemy układ nowych włókien do tego, co było pierwotnie. Dzięki temu nadal uzyskujesz te same oryginalne właściwości rury z naprawą.

” to nie takie proste, jak owijanie więcej węgla wokół pęknięcia. Istnieją zestawy, które można kupić na eBay lub stronach internetowych, aby pozwolić Ci ” naprawić swój rower węglowy samodzielnie. To coś w rodzaju tego, że porysowujesz farbę i owijasz ją węglem. Nie ma myśli włożonej w orientację włókien. Możesz zmienić właściwości rury i uczynić ten obszar tak sztywnym, że stężenie naprężeń podczas naprawy jest większe niż rura była przeznaczona do obsługi i może ponownie zawieść. To szkic.

jakie są ograniczenia naprawy węgla?

Naprawa węgla jest niesamowicie skuteczna, ale nie może naprawić wszystkiego. Kappius wyjaśnia, co jest poza zakresem naprawy.

BK: „Pierwszą rzeczą, którą powiem, jest to, że nie naprawimy niczego, jeśli nie uważamy, że możemy zrobić to tak mocne, jak pierwotnie było. Jest to dla nas duży czynnik i zawsze błądzimy po stronie ostrożności.

” to nie jest zbyt powszechne, ale jeśli jest jakiś problem z ustawieniem ramy roweru, co oznacza, że nie jest już prosta, po prostu nie warto go naprawiać. W rowerach górskich obszary wokół czopów zawieszenia, w których wkładki są łączone podczas procesu produkcyjnego, są bardzo trudne do naprawy. A potem coś w rodzaju ściętego wieszaka przerzutki – gdzie wieszak nie tylko się zerwał, ale śruby mocujące go do ramy zniknęły-obecnie nie mamy sposobu, aby to naprawić, ale pracujemy nad tym. Są to najczęstsze ograniczenia.

” potem są koła węglowe. Zdecydowanie nie naprawiamy żadnych hamulców obręczy, ponieważ powierzchnia hamowania musi być całkowicie jednolita dla dobrego hamowania, a jedynym sposobem na to jest wyjęcie z formy od producenta. Klinczery są twarde, a szczególnie dla bezdętkowych jest to trudne, ponieważ nie można mieć nieciągłości lub opona nie będzie się prawidłowo osadzać lub uszczelniać. Tak naprawdę jedynymi kołami, które rozważamy w naprawie, są rurowe koła tarczowe. Ale przez większość czasu nie jest to opłacalne. Lepiej znaleźć zastępstwo.

” jedną dobrą rzeczą jest to, że cena karbonowych kół spada na tyle, że prawie więcej sensu ma po prostu wymiana. Zwłaszcza po stronie roweru górskiego właściwości materiału i konstrukcja felg stają się coraz lepsze, aby poradzić sobie z większą liczbą uderzeń, więc teraz widzimy mniej awarii.”

jak naprawa węgla pasuje do branży rowerowej?

coraz więcej motocyklistów zdaje sobie sprawę z napraw węglowych i staje się to przyjętą praktyką. Kappius ma nadzieję, że w przyszłości producenci będą szukać naprawy jako sposobu na zmniejszenie ilości odpadów i utrzymanie większej liczby rowerów na drodze lub szlaku.

BK: „mam nadzieję, że przemysł może zacząć akceptować naprawę węgla jako bardziej legalną praktykę. Niektórzy producenci na to pozwalają i chętnie współpracują z nami. Pozwoli to uniknąć wielu odpadów, ponieważ naprawdę nie ma dobrych opcji recyklingu. Uszkodzony węgiel trafia na wysypisko.

” zawsze mówimy klientowi, że jeśli możesz uzyskać gwarancję na rower, zrób to. Nie weźmiemy Twoich pieniędzy tylko dlatego, że możemy. Niestety, często uszkodzona rama może być całkowicie naprawialna i użyteczna, ale producent będzie chciał, aby rama została pocięta lub zniszczona. Rower nadal będzie miał w sobie tyle pożytku. To smutne, że to droga, którą podążają, ale rozumiem z punktu widzenia odpowiedzialności, dlaczego to robią.

” fajnie by było pójść do producentów i pokazać im co robimy i że właściwości ramy są takie same. Zamiast wydawać kilka tysięcy na nową ramę, możesz wydać kilkaset dolarów.

” wszystkie nasze naprawy są objęte pięcioletnią gwarancją. Stoimy za naszą pracą i nie dokonujemy napraw, chyba że będą tak silne jak nowe. Jeśli jest to ramka, która oczywiście nadal ma znaczną wartość, warto ją naprawić. Klienci nie powinni mieć wątpliwości co do jazdy naprawionym przez nas rowerem.”