Het geheime leven van fietsen meest alomtegenwoordige materiaal
Robert Freiberger via Flickr
Sinds koolstofvezel ongeveer tien jaar geleden de prestatiegerichte wielerwereld in wezen overnam, is de fietsindustrie steeds lichtere, stijvere en indrukwekkendere lay-outs blijven maken die onmogelijk waren om metaal te maken. Maar koolstofvezelproducten kunnen zelfs nog duisterder en cryptischer zijn dan hun stalen tegenhangers. Hier zijn 10 feiten die u misschien niet weet over het materiaal.
Niet alle frames van koolstofvezel worden in Azië gemaakt…
Het lijkt alleen maar zo. Het is waar, de meeste koolstofvezelproducten van de fietsindustrie komen in Taiwan en soms in China. Maar frames en onderdelen van koolstofvezel kunnen ook worden gemaakt in Amerikaanse fietsfabrieken (Zipp’s en soms Trek’s, voor twee) en Frankrijk (Time and Look).
Ondanks zijn reputatie als materiaal voor de ruimtevaart, is koolstofvezel eigenlijk net zo eenvoudig op kleine schaal te gebruiken als metalen buizen. Kleinere Amerikaanse winkels en misschien zelfs individuele bouwers kunnen koolstof gebruiken, en niet alleen de afgewerkte buizen die verkrijgbaar zijn bij bedrijven zoals Italys Dedacciai of Rock West in Utah. Bouwers zoals Craig Calfee, Nick Crumpton en Matt Appleman, die allemaal exposeerden op de North American Handmade Bike Show, maken hun eigen frames van carbonplaat op vrijwel dezelfde manier als grote bouwers zoals Giant.
… Maar ruwe koolstof komt meestal uit Azië.
Koolstofvezel zelf is meestal gemaakt van een materiaal dat polyacrylanitril (PAN) -vezel wordt genoemd. ) Een minder frequente metriek wordt toonhoogte genoemd. De PAN-vezel wordt gekookt tot extreem hoge temperaturen, waardoor al het niet-koolstofmateriaal wordt verbrand en een verzameling vrij dunne, lange vezels achterblijft. Hoe meer verwerking, hoe groter de stimulatie toeneemt.
Het is een geavanceerd industrieel proces en slechts een paar bedrijven wereldwijd hebben de capaciteit om ruwe koolstofvezel te maken. Volgens een rapport van het Amerikaanse ministerie van Energie uit 2010 is meer dan 90 procent van die werelden die koolstofvezel levert afkomstig van slechts zes bedrijven: Toray, Toho Tenax, Mitsubishi Rayon, Zoltek, Hexcel en Cytec. Toray, Toho en Mitsubishi zijn goed voor bijna twee derde van de wereldwijde productie van koolstofvezel. Zoltek, Hexcel en Cytec hebben hun hoofdkantoor in de VS en maken ook iets minder dan een derde van ’s werelds koolstofvezel.
Er is meer dan één soort koolstofvezel.
Koolstofvezel is er in verschillende vormen: onbewerkte plaat- of draadvezel (beide continue vezels) en korte vezels die kunnen worden geleverd als vellen, of klompjes gehakte, vrij korte vezels. Gehakte vezels worden gebruikt in goederen zoals pedaallichamen. Bladontwerp komt het meest voor in fietsframes, en zo lijkt het ook: doorlopende vellen koolstofvezel (de zogenaamde lagen), die lijken op strengen stof en meestal ongeveer even breed zijn, gewikkeld rond gigantische spoelen. Ruwe draad komt veel minder voor in de fietsindustrie; slechts een klein aantal fietsfabrikanten zoals Giant en Time beschikken over de technische mogelijkheden om onbewerkte draad te gebruiken.
Koolstofvezel is slechts het halve verhaal.
We noemen koolstofvezel, maar wat we echt bedoelen is koolstofvezelcomposiet – het is niet het enige materiaal op je frame. Dat komt omdat koolstofvezels verbazingwekkende stijfheidseigenschappen hebben
De hars vervult twee banen. Ten eerste houdt het de koolstof bij elkaar – zowel de persoonsvezels binnen een routine en, eenmaal behandeld, de oriëntatie van 2 lagen op elkaar. Ten tweede biedt hars cruciale taaiheid en duurzaamheid. Het is licht vinyl, vervormt onder invloed om te helpen bij het absorberen van scherpe klappen zoals een wrak of een rotsaanval, zonder een cruciale scheiding tussen de vezels te creëren.
Fietsbedrijven plaatsen het cijfer niet.
Elk fietsbedrijf voegt zijn literatuur over frameontwerp royaal toe met modewoorden als hoge modulus of zelfs ultrahoge modulus. Maar die termen zijn niet de fietsindustrie om rond te gooien. Koolstofvezel wordt beoordeeld op zijn stimulerend middel, beoordeeld op elektrische modulus, of hoeveel een materiaal onder belasting zal vervormen. Voor koolstofvezel worden zowel die evaluaties als de stijfheid van elke hoes bepaald door de Japan Carbon Fibre Manufacturers Association (JCMA).
De meeste koolstofvezels die in de fietsindustrie worden gevonden, zijn standaardmodulus of intermediaire modulus; op duurdere brillen spelen hogere niveaus een rol. Maar dat lijkt niet erg sexy, dus er is vaak een kleine beoordeling op de curve als bedrijven high-mod en UHM in hun exemplaar stoppen. Sommige organisaties stappen af van het volledig masseren van het beoordelingssysteem en creëren alleen hun koolstofbeoordelingsmethode met bedrijfsspecifieke advertentietermen zoals FACT of Advanced Grade.
De koolstof zelf is een mix.
Een fantastisch frame van koolstofvezel bevat een mix van verschillende soorten koolstofvezels, elk gebruikt in verschillende gebieden in een raamwerk voor zeer specifieke functies. Vezel met hoge modulus is duurder (dankzij al deze verwerking), dus fietsbedrijven gebruiken oordeelkundig relatief kleine hoeveelheden in belangrijke gebieden zoals de onderbuis, trapas en liggende achtervorken om weerstand te bieden aan trapkrachten en de fiets glanzender te maken. Ze zijn echter samen met standaard- en tussenmodulus en zeer sterke vezels in de mal geplaatst om het soort duurzaamheid, prestaties en rijkwaliteit te creëren dat een goed carbonframe heeft.
De echte magie – en de kosten – zitten in de lay-up.
Koolstofvezel is om twee redenen een geweldig fietsmateriaal. Om te beginnen is het glanzender in een lager gewicht dan bijna elke andere stof die we kennen. Ten tweede, in tegenstelling tot legering, kon de stijfheid van koolstofvezels fijn worden gemanipuleerd; de stijfheidseigenschappen zijn alleen unidirectioneel van toepassing, of over de lange as van de vezels zelf, dus de stijfheid kan worden afgestemd op basis van de manier waarop de koolstofvezelmix is georiënteerd of in de mal wordt geplaatst. Dat heet anisotropisme. Metalen daarentegen zijn isotroop en vertonen precies dezelfde sterkte- en stijfheidseigenschappen langs elk deel van deze stof.
Ingenieurs gebruiken geavanceerde softwareprogramma’s die rekening houden met de koolstofkwaliteit van de hars, de vorm, grootte en oriëntatie van deze koolstofvezellaag, evenals waar deze zich in de mal bevindt. Dat is hoe brillen zijn geoptimaliseerd voor extreme lichtheid of stijfheid, of beide, maar deze apps en de gediplomeerde expertise om ze te gebruiken, zijn duur. Dat – en de kosten van deze High Modulus-koolstof die nodig is om de meest significant getweakte ontwerpen te realiseren – maakt de mooiste koolstofvezelfietsen zo veel duurder dan zelfs hun middenklasse-collega’s.
Dat weefsel is vooral decoratief.
Dit klassieke, gekruiste, koolstofvezel uiterlijk is echt niet veel prestatiekenmerk. Een geweven coating voegt wat stijfheid toe, maar een van de belangrijkste doelen is om een bovenlaag toe te voegen die goed is om te deuken, krassen en deuken, omdat de meeste structurele componenten van het frame of onderdeel in de unidirectionele vezel eronder komen.
Bovendien biedt het een decoratieve laag die het vakmanschap van een bouwer laat zien, omdat het uitlijnen van de randen van een geweven plaat uit de mal om een perfecte naad te creëren een aanzienlijke expertise vereist. de unidirectionele vezel laten functioneren als de decoratieve huid.
Alle carbon frames zijn allemaal handgemaakt.
Op maat gemaakte framebouw wordt vaak geassocieerd met staal en titanium, maar elk carbon frame, wiel, wiel of ander onderdeel gemaakt van koolstofvezelplaat vereist intensief hands-on werk, of het frame nu een op maat gemaakt model is van een kleine bouwer zoals Crumpton, of een productiemodel van Giant of Trek.
De afzonderlijke lagen koolstof worden vaak door een computergestuurd systeem uit een plaat gesneden, maar dat is ongeveer het enige geautomatiseerde proces tijdens de productie: een koolstofvezelcomposietframe of onderdeel moet in een mal worden gebouwd precies volgens het lay-upschema, een proces dat nog niet is geautomatiseerd. In kleinere centra kan één persoon een heel frame leggen. Bij grotere zullen werknemers een lay-up maken voor een bepaald deel van een raamwerk, zoals een trapasgebied, en vervolgens het onderdeel verplaatsen naar andere werknemers om ronde buizen op te leggen en in de uiteindelijke mal te plaatsen voor genezing.
Het nahardingsproces – waarbij een raamwerk uit de mal wordt gebroken, schoongemaakt en geverfd – vereist veel aandacht. Deskundige medewerkers analyseren het frame of onderdeel op problemen zoals rimpels in de koolstof, of plekken waar de lagen niet soepel worden samengedrukt, wat een instorting zou kunnen veroorzaken.
Ja, koolstofvezel kan worden hersteld.
Het is een veel voorkomende misvatting dat zodra een frame of onderdeel van koolstofvezel is geruïneerd, zijn toast is. Maar net als een frame van staal of titanium kan een frame van koolstofvezel soms worden bevestigd. Het proces is niet veel anders: het gebroken gedeelte wordt uitgesneden en vervolgens onzichtbaar met nieuw materiaal dat is uitgehard, geschuurd en geverfd om bij elkaar te passen. Samen met de meest deskundige koolstofreparaties, kunt u het betreffende onderdeel misschien niet eens zien.
Maar dit is werk voor specialisten. Er zijn doe-het-zelf reparatiesets voor koolstofvezel, maar die zijn in de eerste plaats bedoeld voor producten zoals kajakpeddels. Fietsframes zijn complexe, dragende constructies die de spanning van krachten zoals sprinten en snelle bochten moeten kunnen opvangen. Als uw koolstofvezelframe is beschadigd, heeft de fabrikant mogelijk een intern reparatieproces of kunt u in zee gaan met een respectabele derde partij zoals Calfee Design. Maar probeer in geen geval zelf een reparatie uit te voeren. Als je meer wilt weten over reparaties die je beter zelf kunt uitvoeren, volg dan onze Quick & Easy Bike Maintenance-les via RodaleU.
Het is gemakkelijk om het uiterlijk te vervalsen.
De opkomst van koolstofvezel heeft een explosie van identificerende framemode mogelijk gemaakt. Het is mogelijk om een Pinarello of zelfs een Specialized te herkennen aan het silhouet van een frame. Maar dat onderscheidende industriële ontwerp zorgt ook voor lijsten die bijzonder vatbaar zijn voor namaak door vervalsers.
Het is relatief eenvoudig om een mal te maken van een echte versie van een afgewerkt frame (of zelfs gedetailleerde foto’s van dit item). De materialen, lay-out en constructiemethoden kunnen echter volledig verschillen. Veel vervalsers missen de geavanceerde productiecapaciteit en zullen goedkope vulmaterialen gebruiken om het uiterlijk van het echte werk in namaakfietsen na te bootsen. Aangezien het testlaboratorium van Specialized, manager Santiago Morales beweert dat het vervalsingen betreft, is het op geen enkele manier een ontwikkeld product; het is net een canvas dat is geschilderd om er precies hetzelfde uit te zien.
Abonneer je op Bicycling voor meer diepe duiken in de innerlijke werking van je fiets.
Joe Lindsey is een oude freelance journalist die schrijft over buitenshuis en sport, fitness en gezondheidswetenschap en -technologie, met name waar de 3 componenten in dat Venn-diagram stinken.
