S důvěrnými znalostmi uhlíkových vláken sehrál hlavní inženýr společnosti Trek v oblasti kompozitů velkou roli při výrobě kol tím, čím jsou dnes
Cyklista: Jak jsi začínal na Treku?
Jim Colegrove: V roce 1990 si Trek chtěl vyrobit kompozitní díly vlastními silami po katastrofálním začátku s použitím samostatné společnosti na stavbu rámu 5000. To bylo vyrobeno z jednoho kusu v letech 1988 a 1989. Hrozné selhání – dostali jsme prakticky všechny zpět. Klíčoví lidé si uvědomili, že uhlíkové vlákno je budoucnost, a já jsem byl najat, abych pomohl přivést výrobu do tohoto závodu. Přišel jsem z malé strojírenské firmy v S alt Lake City, která pracovala s klienty z oblasti letectví – Boeing, Lockheed, Northrop, s podobnými společnostmi. Jackson Street byla místem, kde Trek začal, což byla červená stodola v centru Waterloo [Wisconsin]. Trek tam začal pájet rámy natvrdo v roce 1976. Nyní zde sídlí CNC obráběcí zařízení pro řezání všech forem, které používáme k výrobě našich dílů.
Cyc: Používá letecký a vojenský průmysl mnohem kvalitnější uhlík, než jaký se používá v kolech?
JC: Materiál, který používá letecký a obranný průmysl, je téměř totožný s materiálem, který používá rekreační průmysl. Obecně chybí certifikace a také ověření výroby. Používáme mnoho různých vláken, z nichž některá jsou stejná jako vlákna používaná pro špičkové vojenské a letecké účely. M60J je například vlákno Toray s ultra vysokým modulem. Když jsem se díval naposledy, bylo to něco severně od 900 dolarů za libru [přibližně 1 270 liber za kilo]. Některé z těchto materiálů s vysokým a ultravysokým modulem jsou klasifikovány jako strategické materiály, což znamená, že jsou dostupné pouze v některých zemích NATO, protože z nich můžete vyrábět zbraně. Používáme téměř všechna vlákna, ať už je to Toray, Mitsubishi, Hexcel, Cytec. Na co si vzpomenete, my to používáme.
Cyc: Co je zvláštního na způsobu, jakým Trek dělá věci?
JC: Jednou z klíčových věcí je, jak proces dokážeme zajistit proti chybám. Kdykoli do mixu vložíte člověka, existuje možnost chyb. Všechny naše produkty za posledních pět nebo šest let prošly naší ověřovací laboratoří, která je jakousi fiktivní továrnou. Přivádíme naše specialisty na dokumentaci, kteří našim operátorům říkají, co budou dělat. Tyto operátory přivádíme do ověřovací laboratoře a školíme je, abychom měli bezproblémový přechod. Snažíme se vyvíjet věci tak, aby šly dobře do výroby. Protože když vezmete věci z laboratorního prostředí do výroby, vždy se vyskytnou malé závady – věci, o kterých jste nepřemýšleli.
Cyc: Jak se vám daří žonglovat s požadavky designu a výzkumu ve Spojených státech, zatímco děláte velkou část své produkce na Dálném východě?
JC: To, co považuji za skutečně klíčové, je to, že to, co se zde naučíme, je propagováno našim asijským partnerům. Jedna z věcí, kterou cítím, že nás odlišuje, je skutečnost, že jsme hluboce zakořeněni ve výrobě. Vyrábíme všechna špičková kola Project One ve Wisconsinu a víme, že továrna je drahá, ale pokud to neuděláme zde, ztratíme přímé spojení se stavbou produktu. Můžeme navrhnout krásný rám a poslat ho někomu, ale neměli bychom tušení, jestli to, co jsme navrhli, je sestavitelné a jestli je to sestavitelné dobrým, jedinečným způsobem.
Cyc: Jak kompozitní povaha uhlíkových vláken ovlivňuje design rámu?
JC: Existuje jakási teorie „černého hliníku“, kde návrháři zacházejí s uhlíkem, jako by to byl běžný izotropní kov. Některé z FEA [analýzy konečných prvků] používané v designu kola se tedy provádějí zadáním hliníku jako materiálu a navržením trubek čistě na základě účinku určité tloušťky stěny. To není skutečný kompozitní FEA. To je v pořádku pro získání přijatelného produktu, ale pokud chceme vytočit typ jízdního výkonu, o který usilujeme na vrcholu, musíme dělat věci pořádně. V našem návrhu můžete vidět počet vrstev a místo, kde jsme je umístili, a to vše je řízeno naší analýzou.
Cyc: Jak trend lepší aerodynamiky ovlivnil způsob, jakým přistupujete k designu?
JC: Aerodynamika nám opravdu způsobila dilema. Tvary aero trubek mají tendenci vyžadovat větší povrch, a kdykoli přidáte větší povrch nějaké součásti, je to větší hmotnost, že? Také je to pro jezdce tak drsné, protože je to tak vysoká sekce, nebo je to tak úzké, že kolo je všude [kvůli bočnímu ohybu]. Zde skutečně vstupuje do hry naše analýza. Nejprve analyzujeme tvar z aerodynamického hlediska, a jakmile víme, že máme určitý aerodynamický tvar, začneme jej zapojovat do FEA. Pokud tito dva spolu nebudou hrát, musíme přidat materiál, aby vyhovoval aerodynamice, ale pak bude motorka příliš těžká – to nebude přijatelné. Takže se neustále sbližujeme na nejlepším řešení.
Cyc: Kola z uhlíkových vláken jsou napůl uhlíková vlákna a napůl pryskyřice. Jak důležitá je pryskyřice?
JC: Velmi. Moc o tom nemluvíme, ale neustále pracujeme s různými pryskyřicemi. Jedná se o kompozitní materiál – uhlíkové vlákno dělá práci a epoxidová pryskyřice drží vlákna na místě. Takže pokud pryskyřice neplní svou práci a drží vlákna na místě, nebudete mít z vláken žádný skutečný výkon. Vytvořili jsme silnější vztah s [výrobcem uhlíkových vláken] Hexcel, protože má širokou škálu pryskyřic, které mají jedinečné a speciální vlastnosti. Problém je, že to dále komplikuje již tak komplikovaný koncept. Kolem toho koluje tolik žargonu – je to T700 nebo T800 nebo IM7 nebo IM8, jaké jsou moduly, síla a prodloužení? Je to dost matoucí, aniž byste se dostali do pryskyřic.
Cyc: Uhlík má někdy špatnou pověst, protože má omezenou životnost. Je to pravda?
JC: Lidé se zdají být znepokojeni uhlíkovými vlákny, protože jsou neznámá. Lidé vyrostli s ocelí a hliníkem. Každý materiál má únavovou životnost. Vezměte ocelovou kancelářskou sponku a stokrát ji ohněte, pravděpodobně se zlomí. Udělejte totéž s hliníkem a pravděpodobně se zlomí za polovinu času, protože hliník není tak dobrý na únavu jako ocel. Kompozity mají obecně nekonečnou únavovou životnost. Ale to závisí na použití uhlíkových vláken, použití pryskyřice a na tom, jak dobře byla zpracována. Jinými slovy, je v laminátu mnoho dutin? Protože dutiny velmi rychle zabijí kompozit. To bylo běžné před lety, ale už ne. Zde opět hraje důležitou roli úplná kontrola materiálů, procesů a inženýrství. Pokud to všechno převezmete pod kontrolu, můžeme s konečnou platností říci, že na kole, které si koupíte dnes, můžete jezdit celý život a během té životnosti nezhorší.
Cyc: Hledáte nové a mimořádné materiály?
JC: Stále hledáme nové hmotné formy. Grafen je jedním z nich, ale stále se vyvíjí. Existují výrobci nano-grafenových destiček, takže to už seženete, ale je to velmi drahé. Nejdůležitější pro nás je, že pokud nevidíme výhody v kompozitu, nejsme úplně prodáni. Pokud se nám podaří vymyslet nějaký způsob, jak získat grafenové nebo uhlíkové nanotrubičky, abychom vytvořili dlouhé struny, jaké máme pro současná uhlíková vlákna, bože, ta tuhost, síla, hmotnost by byla neuvěřitelná.
Trek.com
