Historien bakom Treks kolfiber | Trek Bikes (SE)
  1. Loading...

Under lacken

Läs mer

Har du någonsin undrat vad som finns under lacken när du tittat på din cykel? En gång i tiden visades fabrikatet på stålrören som cykelbyggaren använt med en enkel etikett, Reynolds eller Columbus kanske, och lacken dolde de många timmarnas hantverk.

Samma dolda hantverk delar Treks kolfibercyklar av idag med sina stålföregångare, det trodde du knappast. Cyklarna skapas med datorgenererad design, flödesdynamiska beräkningar och finit element-analyser. Resultatet blir en form som tycks vara maskintillverkad rakt igenom.

Tillverkningsprocessen för kolfibercyklar vid Treks högkvarter i Waterloo har förändrats genom åren. Från limning av förformade kolfiberrör på aluminiumfästen 1988 till en komplett process som kombinerar flera gjutningar med olika kolfibermaterial. Slutprodukten är ett mästerstycke med fantastiska inställningsmöjligheter.

Trots all teknik från rymdindustrin byggs cyklarna från platta ark med kolfibermaterial, helt för hand. Det finns ingen tredjepartstillverkare för rör eller fästen och, paradoxalt nog, bygger Trek sina cyklar för hand i större utsträckning nu än någonsin tidigare.

Vi pratar inte om att pressa ner kolfiber i formar med lite epoxylim, även om det är med gjutning processen börjar. Den egna tillverkningen av gjutformar görs av ett ingenjörsteam som leds av Jay Thrane. Gjutanläggningen ligger i den röda Trek-ladan i Waterloo, platsen där Dick Burke och Bevil Hogg grundade företaget och där tusentals stålcyklar tillverkades under 70-talet. Nu tillverkas gjutformar här och de används för att skapa tusentals ramar i kolfiber. Var och en av dessa gjutformar börjar som en solid klump av aluminium eller stål, beroende på tillämpning, och CNC-bearbetas till rätt form för den aktuella komponenten. Det är sedan det blir svårt. Ramarna blir alltmer formfulländade och gjutformarna därmed mer och mer komplicerade. I början klarade gjutanläggningen av att leverera fem gjutformar i veckan. Nu klarar man bara en eller två, trots både fler maskiner och 24-timmarsskift.

Po przetransportowaniu form do znajdującego trochę ponad 1,5 kilometra na zachód laboratorium włókna węglowego magiczny czarny materiał można docinać i dobierać. Pomijając aspekty inżynieryjne, układanie włókna węglowego na ramę ma wiele wspólnego z szyciem. Tak właściwie proces sam w sobie bliższy jest chyba pracy krawcowej niż tradycyjnemu konstruowaniu ramy stalowej z rur i łączników.

Jim Colegrove, inżynier ds. produkcji z materiałów kompozytowych, tłumaczy: „Dysponujemy bardzo zaawansowanym oprogramowaniem. Najpierw korzystamy z CAD i przygotowujemy trójwymiarowy model ramy. Mogę go podzielić na oddzielne części i potem spłaszczyć je w celu uzyskania samego kształtu, idealnego wzoru, który mogę wykorzystać w formie i wiem, że będzie idealnie pasował. Nazywamy ten wzór płaską formą wstępną i to on jest docinany na naszym stole CNC”.

Formy wstępne to kluczowy element służący zapewnieniu wytrzymałości tam, gdzie jest potrzebna i ograniczeniu masy tam, gdzie to możliwe, pozwalający inżynierom na wybranie właściwego materiału do każdego kształtu i zastosowania. Wyspecjalizowana w włóknie węglowym firma Hexcel od prawie 25 lat produkuje całe włókno węglowe wykorzystywane w zakładzie Treka w Waterloo. Jest ono w 100% wyprodukowane w Salt Lake City w stanie Utah, w wersjach o różnym module sprężystości – standardowym, średnim, wysokim i bardzo wysokim. Występuje w formie maty o wielokierunkowym ułożeniu włókien lub w wersji jednokierunkowej, zależnie od przewidzianego zastosowania.

Jim, były inżynier z branży lotniczej, tłumaczy różnice między nimi.

„Wykorzystujemy maty, czyli standardowy zaplatany jak tkanina materiał, w obszarach narażonych na duże obciążenia lub uderzenia, ponieważ cechują się one pewną wyjątkową właściwością. Można je przyrównać do nylonu chroniącego przed przerwaniami – są bardziej odporne na uszkodzenia. Umożliwiają również łatwiejsze formowanie tam, gdzie miejsce jest ograniczone. W jednokierunkowym materiale włókna są, zgodnie z nazwą, ułożone w jednym kierunku. Też jest on elastyczny, ale w płaszczyźnie włókien, co sprawia, że stworzenie bardziej skomplikowanych kształtów jest dość trudne. Każdy materiał ma swoje wady i zalety, więc uzyskanie optymalnej struktury wymaga doświadczenia i odpowiedniego podejścia inżynieryjnego.

Na przykład Hex-MC to wyjątkowy materiał złożony z krótszych, pociętych włókien. Są one układane w jak najbardziej przypadkowy sposób, co symuluje warstwowość. Można dzięki temu efektywnie tworzyć bardzo skomplikowane kształty, ponieważ nie ma długich włókien. Jednak materiał ten nie oferuje wytrzymałości i sztywności charakterystycznych dla jednokierunkowego włókna czy maty. Dla odmiany, przyjrzyjmy się okolicy suportu. W wyniku obciążeń od główki ramy oraz siły wywieranej przez kolarza występują tam duże napięcia i siły zginające, więc wymagana jest znaczna sztywność i wytrzymałość. Dlatego w tym konkretnie miejscu dodajemy małe paski materiału o wysokim i bardzo wysokim module sprężystości”.

När man tittar på en kolfiberram är det lätt att tro att den tillverkas likt ett modellplan i plast, men det är mer komplicerat än så. En Madone-landsvägsram har ungefär 180 förformningar, eller enskilda delar på ett kolfiberark, som kan läggas på varandra för att öka styrkan där det behövs. En Session-DH-cykel har 238 förformningar och var och en av dem består av 2 - 12 kolfiberlager (antingen enkelriktat, tuskaftsväv eller Hex-MC). Det är en komplicerad skärlista. Kolfiber är ett underbart material, men det behövs goda ingenjörskunskaper för att få det rätt. Utan rätt kunskaper får du en struktur som antingen är tung eller svag.

För att göra det ännu mer komplicerat behöver förformningarna i allmänhet öka i storlek när ramstorleken ökar, eftersom det behövs mer material för att tåla de belastningar som en större cyklist utsätter cykeln för. Men även de tjockaste delarna på ramen har endast cirka 1,5 mm väggtjocklek.

Den verkliga konstnärerna vid Treks prototypanläggning är Kelly Stone och Sue Moe som tillsammans har 46 års erfarenhet av att gjuta i kolfiber. Materialet ser ut som en knäcksmet, det är kladdigt och böjbart, och det blir mjukare när det värms.

Kelly förklarar att hon bara behöver känna på ett kolfiberark med sina erfarna händer för att avgöra om det passar till sitt ändamål.

Det går definitivt att avgöra skillnaden mellan olika typer av material, vilket som passar och inte passar och om det finns för lite eller för mycket lim. Ingenjörerna talar alltid om för oss vilket upplägg vi ska använda och ingredienserna i varje test, men efter utvärdering kan vi göra tilläggsbitar här och var och sedan testa dem.""

Kelly och Sue känner processen inifrån och ut. Svalningstider, idealiska temperaturer, hur långt det går att sträcka materialet. De kan ge värdefull återkoppling till Jim och hans ingenjörer om vad som kommer att fungera eller inte fungera under uppläggningen. Det är mycket som inte är enbart vetenskap - erfarenhet betyder allt hos Trek. De har producerat och testat så många ramar att de har ett stort försprång vid ramutvecklingen, med alla kunskaper de besitter.

Mr Plaid stryker på släppmedel i formen och placerar en förformning i håligheten. Han förklarar följande steg för oss. Beroende på formen infogas ballonger, och hela paketet stängs och placeras i pressen. Nu bokstavligt talat mosas fibrerna och materialet formas samtidigt som överflödigt lim tas bort.

Den nya Session-ramen för DH/MTB har 40 enskilda förformningar i en enda länkarm. På samma sätt som en skräddare använder tygets egenskaper för att skapa precis rätt passform eller textur läggs kolfibern upp i formen för att skapa det starkaste (och lättaste) resultatet. Bara att lägga upp en form för en enstaka del som en svingarm tar ca 10 minuter. Om någon tänkt tanken att det skulle gå lättare och snabbare att formgjuta kolfiberdelar än att CNC-bearbeta aluminiumdelar är det bara att glömma. När alla delar har putsats och placerats i svalningen kan nästa steg i processen inledas.

När det gäller Madone går det anmärkningsvärt snabbt att montera ihop de gjutna komponenterna till en landsvägsram. Epoxylim används för att limma de olika stagen, vevpartiet och delarna i främre triangeln med vår egenutvecklade Step Joint-process. Fogarna får samma tjocklek som själva röret och orsakar varken extra vikt eller ändrad åkkvalitet. Hela paketet placeras sedan i en jigg och härdas i en ugn. När detta steg är klart kontrolleras att ramen inte är skev och den går sedan vidare till nästa steg: lackeringen - där döljs allt hantverk och all teknologi för en marknad som kräver mer för mindre, som Jim säger.

Jag får ofta frågan varför Trek fortsätter att bygga ramar här när hela branschen har flyttat utomlands och, om sanningen ska fram, så även en stor del av Treks ramar. Varför behåller vi den här fabriken? Och jag ger alltid samma svar. Du kan inte tillverka nya produkter, bättre produkter, utan en fullständig förståelse för processen. Och enda sättet att förstå hur ramar och kolfiberstrukturer verkligen fungerar är att bygga dem på egen hand. Att låta våra ingenjörer skära ut formarna, lägga upp kolfibermaterialet och se sina konstruktioner bli verklighet är avgörande för vår produktutveckling. Tillverkningen i den här fabriken är mycket kostsam, men den ger oss bättre produkter. Det gör alla våra produkter bättre eftersom vi vet hur saker ska tillverkas och kan tillverkas. Och det vet vi eftersom vi tillverkar i egen regi. Vi behöver inte vänta på att någon annan skapar nytt och visar oss hur det ska göras. Vi är ledande. Så var det här på Trek när jag började här 1990, och det är anledningen till att jag fortsätter att arbeta här.""

Jämför produkter i ditt ställ

Jämför
Sverige / Svenska
You’re looking at the Sverige / Svenska Trek Bicycle website. Don’t worry. We’ve all taken a wrong turn before. View your country’s Trek Bicycle website here.