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La pintura debajo

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¿Alguna vez te has preguntado, cuando ves tu bici, qué se oculta debajo de la pintura? Hace tiempo, una simple calcomanía pegada a los tubos afirmaba el pedigrí de los tubos de acero que había utilizado el fabricante, quizá un Reynolds o Columbus, con la pintura ocultando las horas de trabajo manual invertidas en él.

Actualmente, las bicis de fibra de carbono de Trek comparten ese trabajo manual oculto con sus antepasados. Las bicis son concebidas con diseños generados por computadoras de fluido dinámico las cuales son analizadas detalladamente, y las formas resultantes hechas por ésta máquina son perfectas.

El proceso de producción de bicis de carbono en las oficinas centrales de Trek en Waterloo ha cambiado con los años, desde pegar el carbono de los tubos en agarraderas de aluminio en 1988, hasta un proceso ya madurado que combina diferentes moldes con múltiples materiales de carbono para crear un producto final completamente ajustable, con ingeniería de punta.

A pesar de la tecnología aeroespacial, las bicicletas son realmente construidas a partir de una hoja de tejido de carbono plano, moldeado completamente a mano. No hay fabricantes terceros de tubos o agarraderas involucrados, y paradójicamente actualmente en Trek hay más trabajo hecho a mano en la construcción de las bicis, que antes.

No estamos hablando de solo presionar formas de carbono para crear un patron flexible con algo de resina epoxídica, aunque es precisamente en los moldes, en dónde el proceso comienza. La fabricación de los moldes personalizados para Trek es realizada, por un equipo de ingenieros dirigido por Jay Thrane. La instalación donde se fabrican los moldes está afuera del granero rojo de Trek en Waterloo, el lugar donde Dick Burke y Bevil Hogg comenzaron su compañía, y en dónde miles de bicicletas de acero fueron construidas en la década de los 70. Ahora en este viejo granero se fabrican los moldes que ayudan a fabricar miles de cuadros de carbono. Cada uno de estos moldes proviene de un lingote sólido de aluminio o acero, dependiendo de la aplicación, y es procesado con máquina CNC en el mismo sitio, para lograr la forma del componente deseada. Es entonces cuando comienza la parte difícil. A medida que los cuadros van requiriendo formas más complejas, los moldes también se vuelven más y más complicados. Al principio, el edificio en dónde se cortan los moldes, entregaba cinco moldes a la semana. Ahora, a pesar de tener más máquinas trabajando las 24 horas del día, solo logran hacer uno o dos. Tal es la complejidad de los nuevos diseños.

Una vez que los moldes son enviados hacia el laboratorio de carbono, el mágico material negro puede ser cortado y seleccionado. Esto es ingeniería, ya que el proceso involucrado al crear un cuadro de carbono tiene mucho en común con el de la fabricación de ropa. De hecho, a medida que el proceso avanza, probablemente se relaciona más con el arte de una costurera que con la forma tradicional de construir un cuadro de acero a partir de tubos y lingotes.

Jim Colegrove, ingeniero en fabricación de compuestos, explica: “Tenemos un software bastante avanzado. Primero, utilizamos el CAD y creamos una figura en 3D que representa al cuadro. Puedo dividir esta parte en regiones específicas y después hacerlas planas en una forma de red, un patrón perfecto que después puedo poner de nuevo en el molde, y sé que se ajustará exactamente a la forma. Llamamos este patrón una preforma plana, que es después cortada en nuestra tabla de corte de CNC.”

Las preformas son la clave para añadir solidez donde sea necesaria y ahorrar peso donde no lo sea, ya que los ingenieros seleccionan el tipo de material correcto para cada forma y aplicación. Los especialistas en carbono Hexcel, se encargan de fabricar todo el material de carbono para Trek en Waterloo, y lo han hecho durante casi 25 años. Esta es toda la fibra de carbono hecha en Estados Unidos, en Salt Lake City, en Utah, suministrada en módulos estándar, módulos intermedios, módulos grandes o módulos ultragrandes. Puede ser en paño o unidireccional, dependiendo del uso que se le pretenda dar.

El ex ingeniero aeroespacial Jim explica sus propiedades respectivas.

“Utilizamos paño, que es el tejido de carbono tipo tablero de ajedrez estándar, en áreas específicas de alto estrés o de alto impacto, ya que el paño tiene una propiedad única. Piensen en él como si fuera algo parecido al naylon antidesgarro: puede ser más tolerante al daño. También es mucho más adecuado para contornos de superficies muy estrechos. El material unidireccional es tal como su nombre lo indica: fibras que van en una sola dirección. También es flexible, en el plano de las fibras, pero hace que sea difícil crear formas más complejas. Cada material tiene fortalezas y debilidades, y se requiere de experiencia e ingeniería para que las estructuras sean construidas de forma óptima.

Por ejemplo, Hex-MC es un material único de fibras más cortas y recortadas. Estas se encuentran en una hoja con un patrón bastante aleatorio que simula un lay-up. Entonces podemos moldearlo en formas realmente complejas con mucha efectividad, ya que no tenemos fibras largas y continuas. Pero no cuenta con la fortaleza o la solidez del unidireccional, del módulo de paño. Para compararlas, se puede observar el tubo del eje de centro. Se ve demasiada torsión y flexión, debido a la carga del tubo de dirección, y a la carga que impone el ciclista, así que necesita tanto solidez como fortaleza. Por lo que añadimos pequeñas tiras de material de módulo alto o ultra-alto en esas áreas específicas para ayudarnos”.

"Al observar un cuadro de carbono, es fácil pensar que está hecho como un aeroplano de modelo de plástico, pero se trata de una tarea complicada. Un cuadro urbano Madone tiene alrededor de 180 preformas o piezas individuales de hoja de carbono, que pueden ponerse en capas para incrementar la fuerza en dónde sea necesario. Una bici de descenso Session tendrá 238 preformas, con cada una teniendo entre dos y 12 pliegos de material de carbono (ya sea unidireccional, de paño o Hex-MC). Esa es una lista bastante compleja. El carbono es un material asombroso, pero requiere de buena ingeniería para trabajarlo bien. Sin la experiencia adecuada, se puede terminar con estructuras que sean pesadas o débiles.

Para hacerlo más complejo, las preformas generalmente aumentan su tamaño a medida que el cuadro crece, y pueden necesitar material adicional para permitir las cargas que ciclistas más grandes aplican a las bicis. Pero aún las partes más gruesas de un cuadro siguen siendo solo de alrededor de 1.5 mm de grosor en la pared del tubo.”

Los verdaderos artesanos de la planta de prototipos de carbono de Trek son Kelly Stone y Sue Moe, que suman 46 años de experiencia en el moldeado de fibra de carbono. El material es parecido a una hoja de caramelo, ya que es pegajoso al tacto y se puede doblar, y se vuelve suave cuando se calienta.

Como explica Kelly, solo tiene que poner las hojas de carbono en sus experimentadas manos para determinar si son adecuadas para el propósito.

Se puede notar con facilidad la diferencia entre los tipos de material y lo que no es adecuado, además de ver si hay suficiente resina. Los ingenieros siempre nos dicen qué capas hay que usar y los ingredientes para cada prueba, y después de la evaluación, podemos hacer piezas extra por aquí y por allá, y después probarlas de nuevo.

Kelly y Sue conocen el proceso de arriba a abajo, desde los tiempos de enfriamiento, las temperaturas ideales, qué tanto puedes presionar el material y demás. Ellos pueden dar una retroalimentación de mucha experiencia a Jim y sus ingenieros, sobre lo que funcionará y lo que no funcionará durante la aplicación de las capas. Mucho de esto no es solo ciencia la experiencia lo es todo en Trek. Por el momento han producido y probado tantos cuadros, que ahora tienen una gran ventaja en el desarrollo de ellos, con tantos datos."

El Sr. Plaid comienza con la liberación del molde y coloca una preforma en la cavidad. Nos explica las siguientes etapas. Dependiendo de la forma, se añaden vejigas y todo se cierra y se coloca en las prensas. Estas literalmente aplastan las fibras y definen la forma de material, mientras que eliminan la resina excesiva.

El nuevo cuadro para competencias de descenso (downhill), modelo Session, tiene 40 preformas individuales tan solo en un brazo basculante. Así como una costurera puede utilizar la tendencia de una tela para crear el ajuste o la textura perfecta, el carbono es colocado en el molde para crear los resultados más fuertes (y ligeros). Simplemente colocar un molde para una sola pieza como un brazo basculante requiere de unos 10 minutos, así que la idea de que el carbono producido en el molde es más rápido y fácil de producir que una parte de aluminio creada en máquina CNC ni siquiera está cerca de ser cierta. Una vez que todas las partículas son limpiadas y puestas a enfriar, la siguiente etapa del proceso puede comenzar.

En el caso de una Madone, ensamblar los componentes moldeados en un cuadro de ruta es bastante rápido. El pegamento epoxídico es utilizado para unir las partes individuales, la caja de eje de centro y las piezas del triángulo frontal con un diseño patentado por Step Joint, el cual crea uniones del mismo grosor que el tubo contiguo, así que no hay peso añadido ni diferencia en la calidad de manejo a causa de las uniones. Después todo el lote es cargado en una plataforma para que sean cocinadas a tope en un horno. Una vez terminado, se puede revisar la alineación del cuadro y se envía a la siguiente fase, cual es la de añadir el terminado y la pintura, sin olvidar ocultar todo ese trabajo manual y de tecnología, para un mercado que exige más o menos lo que Jim explica.

“Frecuentemente me preguntan por qué Trek continúa construyendo cuadros aquí, cuando la industria completa se ha movido a otros países, incluyendo, un buen porcentaje de los cuadros de Trek, para ser honestos. ¿Por qué seguimos teniendo esta fábrica? Y mi respuesta siempre es la misma. No puedes construir productos distintos, productos mejores, cuando no comprendes completamente la ciencia. Y la única forma de entender la forma en que los cuadros y las estructuras de carbono funcionan realmente es construirlos tú mismo. Hacer que nuestros ingenieros corten moldes, pongan capas de carbono y que vean cómo sus estructuras cobran vida, es crucial para avanzar en nuestros diseños. Es realmente costoso construir cosas en esta fábrica, pero los productos son mejores debido a esto. Todos nuestros productos son mejores, porque sabemos cómo deben y pueden ser construidas las cosas. Y eso es porque lo que los hacemos nosotros mismos. No podemos esperar a que alguien más se mueva y nos muestre cómo hacerlo. Estamos aquí para ser líderes. Así es como lo ha hecho Trek desde que llegué aquí en 1990, y es la razón por la que vengo a trabajar.”

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