بمعرفة وثيقة بألياف الكربون ، لعب مهندس المركبات الأول في Trek دورًا كبيرًا في صنع الدراجات كما هي عليه اليوم
راكب الدراجة: كيف بدأت في Trek؟
Jim Colegrove: في عام 1990 ، أراد Trek بناء أجزاء مركبة داخل الشركة بعد بداية كارثية باستخدام شركة منفصلة لبناء إطار 5000. كانت تلك قطعة مصنوعة في قطعة واحدة في عامي 1988 و 1989. فشل فظيع - لقد استعدنا كل واحد تقريبًا. أدرك الأشخاص الرئيسيون أن ألياف الكربون هي المستقبل ، وتم تعييني للمساعدة في إدخال التصنيع إلى هذه المنشأة. لقد جئت من شركة هندسية صغيرة في سولت ليك سيتي عملت مع عملاء في مجال الطيران - بوينج ، لوكهيد ، نورثروب ، تلك الشركات.كان شارع جاكسون هو المكان الذي بدأ فيه تريك ، وكان عبارة عن حظيرة حمراء في وسط مدينة واترلو [ويسكونسن]. بدأت Trek في تلحيم الإطارات هناك في عام 1976. وهي تضم الآن منشأة تصنيع أدوات CNC لقطع جميع القوالب التي نستخدمها لصنع أجزائنا.
Cyc: هل تستخدم صناعات الطيران والصناعات العسكرية كربونًا أعلى جودة بكثير من الكربون المستخدم في الدراجات؟
JC: المواد التي تستخدمها صناعات الطيران والدفاع متطابقة تقريبًا مع المواد التي تستخدمها الصناعات الترفيهية. ما هو مفقود بشكل عام هو الشهادة وكذلك التحقق من التصنيع. نحن نستخدم الكثير من الألياف المختلفة ، بعضها مماثل لتلك المستخدمة في الأغراض العسكرية والفضائية المتطورة. M60J ، على سبيل المثال ، عبارة عن ألياف Toray ذات معامل عالٍ للغاية. في المرة الأخيرة التي بحثت فيها ، كان سعرها شمالًا 900 دولار للرطل [حوالي 1 جنيه إسترليني ، 270 للكيلو]. يتم تصنيف بعض هذه المواد ذات المعامل العالية والعالية جدًا على أنها مواد استراتيجية ، وهذا يعني أنها متوفرة فقط في بعض دول الناتو لأنه يمكنك صنع أسلحة منها.نستخدم جميع الألياف الموجودة هناك تقريبًا ، سواء كانت من Toray أو Mitsubishi أو Hexcel أو Cytec. سمها ما شئت ، نحن نستخدمه.
Cyc: ما الذي يميز طريقة عمل Trek للأشياء؟
JC: أحد الأشياء الأساسية هو كيف نحمي العملية من الخطأ. في أي وقت تضع فيه إنسانًا في هذا المزيج ، هناك احتمال لارتكاب أخطاء. لقد مرت جميع منتجاتنا على مدى السنوات الخمس أو الست الماضية من خلال مختبر التحقق الخاص بنا ، وهو نوع من المصانع الوهمية. نحضر متخصصي التوثيق لدينا الذين يخبرون مشغلينا بما سيفعلونه. نجلب هؤلاء المشغلين إلى معمل التحقق من الصحة وندربهم حتى نحصل على انتقال سلس. نحاول تطوير الأشياء بطريقة تنتقل بشكل جيد إلى الإنتاج. لأنه عند إخراج الأشياء من بيئة معملية إلى الإنتاج ، دائمًا ما توجد ثغرات صغيرة - أشياء لم تفكر فيها.
Cyc: كيف يمكنك التوفيق بين متطلبات التصميم والبحث في الولايات المتحدة أثناء القيام بقدر كبير من الإنتاج في الشرق الأقصى؟
جيني: ما أعتقد أنه المفتاح حقًا هو أن ما يتم تعلمه هنا يتم نشره لشركائنا الآسيويين. من الأشياء التي أشعر أنها تميزنا هي حقيقة أننا منغمسون بعمق في التصنيع. نصنع جميع دراجات Project One الراقية في ولاية ويسكونسن ، ونعلم أن المصنع باهظ الثمن ، ولكن إذا لم نفعل ذلك هنا ، فإننا نفقد الاتصال المباشر ببناء المنتج. يمكننا تصميم إطار جميل وشحنه إلى شخص ما ولكن ليس لدينا أي فكرة عما إذا كان ما صممناه قابلًا للبناء وما إذا كان يمكن بناؤه بطريقة جيدة وفريدة من نوعها.
Cyc: كيف تؤثر الطبيعة المركبة لألياف الكربون على تصميم الإطار؟
JC: هناك نوع من نظرية "الألمنيوم الأسود" حيث يتعامل المصممون مع الكربون كما لو كان معدنًا متناحًا عاديًا. لذلك ، فإن بعض تحليل العناصر المحدودة FEA المستخدم في تصميم الدراجة يتم عن طريق إدخال الألومنيوم كمادة وتصميم الأنابيب فقط على تأثير سمك جدار معين.هذا ليس صحيحًا مركب FEA. هذا جيد للحصول على منتج مقبول ، ولكن إذا أردنا الاتصال بنوع أداء الركوب الذي نلاحقه في القمة ، فنحن بحاجة إلى القيام بالأشياء بشكل صحيح. في تصميمنا ، يمكنك رؤية عدد الطبقات وأين وضعناها ، وكل ذلك مدفوع بتحليلنا.
Cyc: كيف أثر الاتجاه نحو تحسين الديناميكا الهوائية على الطريقة التي تتعامل بها مع التصميم؟
JC: لقد تسببت الديناميكا الهوائية بالفعل في معضلة بالنسبة لنا. تميل أشكال أنبوب الهواء إلى طلب مساحات أكبر من السطح ، وكلما أضفت المزيد من مساحة السطح إلى أي جزء يكون هناك وزن أكبر ، أليس كذلك؟ أيضًا ، إما أنها قاسية جدًا على الراكب لأنها قسم طويل جدًا ، أو أنها ضيقة جدًا بحيث تكون الدراجة في كل مكان [بسبب الانثناء الجانبي]. وهنا يأتي دور تحليلنا حقًا. بادئ ذي بدء ، نقوم بتحليل الشكل من وجهة نظر الديناميكية الهوائية ، وبعد ذلك بمجرد أن نعلم أن لدينا شكلًا ديناميكيًا هوائيًا معينًا ، نبدأ في توصيله بـ FEA.إذا لم يلعب هذان الشخصان معًا ، فعلينا إضافة مادة لتلبية الديناميكا الهوائية ، ولكن بعد ذلك ستكون الدراجة ثقيلة جدًا - لن يكون ذلك مقبولًا. لذلك نتقارب باستمرار على الحل الأفضل
Cyc: دراجات ألياف الكربون عبارة عن نصف ألياف كربونية ونصف راتنج. ما هي أهمية الراتنج؟
JC: جدا. لا نتحدث كثيرًا عن ذلك ، لكننا نعمل باستمرار مع راتنجات مختلفة. إنها مادة مركبة - ألياف الكربون تقوم بالعمل وراتنج الإيبوكسي يبقي الألياف في مكانها. لذلك إذا كان الراتينج لا يؤدي وظيفته في تثبيت الألياف في موضعها ، فلن تحصل على أي أداء حقيقي من الألياف. لقد شكلنا علاقة أقوى مع [منتج ألياف الكربون] Hexcel لأنه يحتوي على مجموعة واسعة من الراتنجات التي لها خصائص فريدة وخاصة. المشكلة هي أنه يزيد من تعقيد مفهوم معقد بالفعل. هناك الكثير من المصطلحات الشائعة - هل هي T700 أم T800 أم IM7 أو IM8 ، ما هي المعامل والقوة والاستطالة؟ إنه مربك بدرجة كافية دون الدخول في الراتنجات.
Cyc: أحيانًا ما يتمتع الكربون بسمعة سيئة بسبب محدودية الحياة. هل هذا صحيح؟
JC: يبدو أن الناس قلقون بشأن ألياف الكربون لأنها غير معروفة. نشأ الناس مع الفولاذ والألمنيوم. كل مادة لها حياة مرهقة. خذ مشبكًا فولاذيًا وثنيه مئات المرات من المحتمل أن ينكسر. افعل نفس الشيء مع الألمنيوم ، ومن المحتمل أن ينكسر نصف الوقت لأن الألمنيوم ليس جيدًا في التعب مثل الفولاذ. المركبات ، بشكل عام ، لها حياة التعب لانهائية. لكن هذا يعتمد على استخدام ألياف الكربون ، واستخدام الراتينج ومدى جودة معالجته. بمعنى آخر ، هل هناك الكثير من الفراغات في الصفائح الخشبية؟ لأن الفراغات ستقتل المركب بسرعة كبيرة. كان هذا شائعًا منذ سنوات ، ولكن ليس بعد الآن. هذا ، مرة أخرى ، هو المكان الذي تلعب فيه السيطرة الكاملة على المواد والعملية والهندسة دورًا مهمًا. إذا سيطرت على كل ذلك ، يمكننا أن نقول بشكل قاطع إن الدراجة التي تشتريها اليوم ، يمكنك ركوبها طوال حياتك ، ولن تتدهور على مدار تلك العمر.
Cyc: هل تبحث عن مواد جديدة وغير عادية؟
JC: نحن نبحث دائمًا عن أشكال مادية جديدة. الجرافين هو واحد من هؤلاء ، ولكن لا يزال قيد التطوير. هناك مصنعون للصفائح الدموية النانوية الجرافين ، لذا يمكنك الحصول عليها بالفعل ، لكنها مكلفة للغاية. أهم شيء بالنسبة لنا هو أنه ما لم نتمكن من رؤية فائدة في المركب ، فلن يتم بيعنا بالكامل. إذا تمكنا من اكتشاف طريقة ما للحصول على الجرافين أو الأنابيب النانوية المصنوعة من ألياف الكربون لإنشاء الأوتار الطويلة مثل تلك التي لدينا لألياف الكربون الحالية ، يا إلهي ، سيكون الصلابة والقوة والوزن أمرًا لا يُصدق.
Trek.com
