Trek'in kıdemli kompozit mühendisi, karbon fiber hakkında derin bir bilgi birikimiyle bisikletlerin bugünkü haline gelmesinde büyük rol oynadı
Bisikletçi: Trek'e nasıl başladınız?
Jim Colegrove: 1990'da Trek, 5000 çerçeveyi oluşturmak için ayrı bir şirket kullanarak feci bir başlangıç yaptıktan sonra kompozit parçaları kendi bünyesinde üretmek istedi. Bu 1988 ve 1989'da tek parça halinde yapılmıştı. Korkunç bir başarısızlık – hemen hemen her birini geri aldık. Önemli kişiler geleceğin karbon fiber olduğunu fark etti ve ben de üretimi bu tesise getirmek için işe alındım. S alt Lake City'deki havacılık müşterileriyle çalışan küçük bir mühendislik firmasından geldim - Boeing, Lockheed, Northrop, bu tür şirketler. Jackson Street, Waterloo [Wisconsin] şehir merkezinde kırmızı bir ahır olan Trek'in başladığı yerdi. Trek, 1976'da orada çerçeve lehimlemeye başladı. Artık parçalarımızı yapmak için kullandığımız tüm kalıpları kesmek için CNC takım işleme tesisine ev sahipliği yapıyor.
Cyc: Havacılık ve askeri endüstriler, bisikletlerde kullanılandan çok daha yüksek kalitede karbon kullanıyor mu?
JC: Havacılık ve savunma endüstrilerinin kullandığı malzeme, eğlence endüstrilerinin kullandığı malzemeyle neredeyse aynıdır. Genelde eksik olan, sertifikalandırma ve ayrıca üretimin doğrulanmasıdır. Bazıları üst düzey askeri ve havacılık amaçları için kullanılanlarla aynı olan birçok farklı elyaf kullanıyoruz. Örneğin M60J, ultra yüksek modüllü bir Toray elyafıdır. En son baktığımda, kilosu 900 doların kuzeyindeydi [kilo başına yaklaşık 1, 270 sterlin]. Bu yüksek ve ultra yüksek modüllü malzemelerin bazıları stratejik malzemeler olarak sınıflandırılır ve bu, bunlardan silah yapılabildiği için yalnızca belirli NATO ülkelerinde mevcut oldukları anlamına gelir. Toray, Mitsubishi, Hexcel, Cytec olsun, neredeyse tüm elyafları kullanıyoruz. Siz adlandırın, biz kullanıyoruz.
Cyc: Trek'in işleri yapma biçiminde özel olan nedir?
JC: En önemli şeylerden biri, süreci nasıl hatalara karşı kanıtladığımızdır. Karışıma ne zaman bir insan koysan, hata yapma olasılığı vardır. Son beş veya altı yıldaki tüm ürünlerimiz, bir tür sahte fabrika olan doğrulama laboratuvarımızdan geçmiştir. Operatörlerimize ne yapacaklarını söyleyen dokümantasyon uzmanlarımızı getiriyoruz. Bu operatörleri doğrulama laboratuvarına getiriyoruz ve sorunsuz bir geçiş için onları eğitiyoruz. İşleri iyi bir şekilde üretime geçecek şekilde geliştirmeye çalışıyoruz. Çünkü bir şeyleri laboratuvar ortamından alıp üretime soktuğunuzda her zaman küçük aksaklıklar olur – düşünmediğiniz şeyler.
Cyc: Üretiminizin büyük bir kısmını Uzak Doğu'da gerçekleştirirken Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tasarım ve araştırma taleplerini nasıl karşılıyorsunuz?
JC: Bence gerçekten kilit nokta, burada öğrenilenlerin Asyalı ortaklarımıza yayılması. Bizi farklı kıldığını hissettiğim şeylerden biri, üretime derinden gömülü olduğumuz gerçeğidir. Tüm üst düzey Project One bisikletlerini Wisconsin'de üretiyoruz ve fabrikanın pahalı olduğunu biliyoruz, ancak bunu burada yapmazsak, ürünü inşa etmekle olan doğrudan bağlantıyı kaybederiz. Güzel bir çerçeve tasarlayıp birine gönderebiliriz ama tasarladığımız şeyin üretilebilir olup olmadığı ve iyi, benzersiz bir şekilde üretilip üretilemeyeceği hakkında hiçbir fikrimiz olmaz.
Cyc: Karbon fiberin kompozit yapısı çerçeve tasarımını nasıl etkiler?
JC: Tasarımcıların karbonu normal izotropik bir metalmiş gibi ele aldığı bir tür "siyah alüminyum" teorisi var. Bu nedenle, bisiklet tasarımında kullanılan bazı FEA [Sonlu Elemanlar Analizi], malzeme olarak alüminyum girilerek ve tüpler yalnızca belirli duvar kalınlığının etkisine göre tasarlanarak yapılır. Bu gerçek kompozit FEA değil. Kabul edilebilir bir ürün elde etmek için bu iyi, ancak en üstte peşinde olduğumuz sürüş performansı türünü aramak istiyorsak, işleri doğru şekilde yapmalıyız. Tasarımımızda, kat sayısını ve bunları nereye yerleştirdiğimizi görebilirsiniz ve bunların tümü analizimiz tarafından yönlendirilir.
Cyc: İyileştirilmiş aerodinamik trendi tasarıma yaklaşımınızı nasıl etkiledi?
JC: Aerodinamik bizim için gerçekten bir ikilem yarattı. Aero tüp şekilleri daha büyük yüzey alanları gerektirme eğilimindedir ve herhangi bir parçaya daha fazla yüzey alanı eklediğinizde daha fazla ağırlık olur, değil mi? Ayrıca, ya çok uzun bir bölüm olduğu için sürücü için çok sert ya da bisikletin her yerde olduğu kadar dar olduğu için [yanal esneklik nedeniyle]. Analizimizin gerçekten devreye girdiği yer burasıdır. Her şeyden önce şekli aerodinamik açıdan analiz ediyoruz ve sonra belirli bir aerodinamik şekle sahip olduğumuzu bildiğimizde bunu FEA'ya bağlamaya başlıyoruz. Bu ikisi birlikte oynamayacaksa, aerodinamiği karşılamak için malzeme eklememiz gerekiyor, ancak o zaman bisiklet çok ağır olacak - bu kabul edilemez. Bu yüzden sürekli olarak en iyi çözüm üzerinde birleşiriz.
Cyc: Karbon fiber bisikletler yarı karbon fiber ve yarı reçinedir. Reçine ne kadar önemli?
JC: Çok. Bu konuda çok fazla konuşmuyoruz ama sürekli olarak farklı reçinelerle çalışıyoruz. Bu kompozit bir malzemedir – işi karbon fiber yapar ve epoksi reçine fiberleri yerinde tutar. Dolayısıyla reçine, lifleri yerinde tutarak işini yapmıyorsa, liflerden gerçek bir performans elde edemezsiniz. Benzersiz ve özel özelliklere sahip çok çeşitli reçinelere sahip olduğu için [karbon elyaf üreticisi] Hexcel ile daha güçlü bir ilişki kurduk. Sorun, zaten karmaşık olan bir kavramı daha da karmaşık hale getirmesidir. Etrafta dolaşan çok fazla jargon var – T700 veya T800 veya IM7 veya IM8 mi, modül, güç ve uzama nedir? Reçinelere girmeden yeterince kafa karıştırıcı.
Cyc: Karbon bazen sınırlı bir ömre sahip olmakla kötü bir üne sahiptir. Bu doğru mu?
JC: Bilinmeyen bir şey olduğu için insanlar karbon fiber konusunda endişeli görünüyor. İnsanlar çelik ve alüminyumla büyüdü. Her malzemenin bir yorulma ömrü vardır. Çelik bir ataş alın ve yüz kez bükün, muhtemelen kırılacaktır. Aynısını alüminyum için de yapın ve muhtemelen yarı yarıya kırılacaktır çünkü alüminyum yorulmada çelik kadar iyi değildir. Kompozitler genel olarak sonsuz yorulma ömrüne sahiptir. Ancak bu, karbon fiber kullanımına, reçine kullanımına ve ne kadar iyi işlendiğine bağlıdır. Başka bir deyişle, laminatta çok fazla boşluk var mı? Çünkü boşluklar bir kompoziti çok çabuk öldürür. Bu yıllar önce yaygındı, ama artık değil. Bu, yine, malzeme, süreç ve mühendisliğin tam kontrolünün önemli bir rol oynadığı yerdir. Bunların hepsini kontrol altına alırsanız kesin olarak söyleyebiliriz ki bugün aldığınız bir bisiklet, ömür boyu sürebilirsiniz ve o ömür boyunca bozulmayacaktır.
Cyc: Yeni ve sıra dışı materyallerin peşinde misiniz?
JC: Her zaman yeni malzeme formları arıyoruz. Grafen bunlardan biri, ancak hala geliştiriliyor. Nano-grafen trombosit üreticileri var, bu yüzden zaten alabilirsiniz, ancak çok pahalıdır. Bizim için en büyük şey, kompozitte fayda görmedikçe tamamen satılmamış olmamızdır. Mevcut karbon fiberde olduğu gibi uzun sicimler oluşturmak için grafen veya karbon fiber nanotüpler elde etmenin bir yolunu bulabilirsek, aman tanrım, sertlik, güç, ağırlık inanılmaz olurdu.
Trek.com
