Trekin vanhempi komposiittiinsinööri, jolla on intiimi tietämys hiilikuidusta, on ollut tärkeä osa pyörien tekemisessä sellaisiksi kuin ne nykyään ovat
Pyöräilijä: Kuinka aloitit Trekissä?
Jim Colegrove: Vuonna 1990 Trek halusi rakentaa komposiittiosia itse sen jälkeen, kun se alkoi tuhoisasti käyttää erillistä yritystä 5000 rungon rakentamiseen. Se oli tehty yhtenä kappaleena vuosina 1988 ja 1989. Kauhea epäonnistuminen – saimme käytännössä jokaisen takaisin. Avainhenkilöt ymmärsivät, että hiilikuitu oli tulevaisuus, ja minut palkattiin auttamaan tuotamaan tuotantoa tähän laitokseen. Tulin pienestä insinööritoimistosta S alt Lake Citystä, joka työskenteli ilmailu- ja avaruusasiakkaiden – Boeingin, Lockheedin, Northropin, tällaisten yritysten kanssa. Jackson Street oli paikka, josta Trek alkoi, joka oli punainen navetta Waterloon keskustassa [Wisconsin]. Trek aloitti runkojen juottamisen siellä vuonna 1976. Nyt siellä on CNC-työkalujen koneistuslaitos, jossa leikataan kaikki muotit, joita käytämme osien valmistukseen.
Cyc: Käyttääkö ilmailu- ja sotilasteollisuus paljon laadukkaampaa hiiltä kuin polkupyörissä?
JC: Ilmailu- ja puolustusteollisuuden käyttämä materiaali on lähes identtistä vapaa-ajan teollisuuden käyttämän materiaalin kanssa. Se, mikä yleensä puuttuu, on sertifiointi ja myös valmistuksen todentaminen. Käytämme paljon erilaisia kuituja, joista osa on samoja kuin huippuluokan sotilas- ja ilmailutarkoituksiin. Esimerkiksi M60J on erittäin korkeamoduulinen Toray-kuitu. Kun katsoin viimeksi, se oli jotain 900 dollarin punnan pohjoispuolella [noin 1 270 puntaa kilolta]. Jotkut näistä korkean ja ultrakorkean moduulin materiaaleista luokitellaan strategisiksi materiaaleiksi, mikä tarkoittaa, että niitä on saatavana vain tietyissä NATO-maissa, koska niistä voi tehdä aseita. Käytämme lähes kaikkia kuituja, olipa kyseessä Toray, Mitsubishi, Hexcel tai Cytec. Nimeä se, me käytämme sitä.
Pyörä: Mitä erityistä Trekin tavassa on?
JC: Yksi keskeisistä asioista on prosessin virheiden estäminen. Aina kun laitat ihmisen sekaan, on mahdollisuus tehdä virheitä. Kaikki tuotteemme viimeisen viiden tai kuuden vuoden aikana ovat käyneet läpi validointilaboratoriomme, joka on eräänlainen valetehdas. Otamme mukaan dokumentointiasiantuntijamme, jotka kertovat operaattoreillemme, mitä he aikovat tehdä. Tuomme nämä käyttäjät validointilaboratorioon ja koulutamme heidät, jotta siirtyminen sujuu saumattomalla tavalla. Pyrimme kehittämään asioita tavalla, joka siirtyy hyvin tuotantoon. Koska kun otat asioita pois laboratorioympäristöstä tuotantoon, tulee aina pieniä vikoja – asioita, joita et ole ajatellut.
Cyc: Kuinka voit jongleerata suunnittelun ja tutkimuksen vaatimuksia Yhdysvalloissa samalla kun teet suuren osan tuotannostasi Kaukoidässä?
JC: Mielestäni on todella tärkeää, että se, mitä täällä opitaan, levitetään aasialaisille kumppaneillemme. Yksi asia, joka mielestäni erottaa meidät muista, on se, että olemme syvästi juurtuneet valmistukseen. Rakennamme kaikki huippuluokan Project One -pyörät Wisconsinissa, ja tiedämme, että tehdas on kallis, mutta jos emme tee sitä täällä, menetämme suoran yhteyden tuotteen rakentamiseen. Voimme suunnitella kauniin kehyksen ja lähettää sen jollekin, mutta meillä ei ole aavistustakaan, onko suunnittelemamme rakennelma rakennettavissa ja onko se rakennettavissa hyvällä, ainutlaatuisella tavalla.
Cyc: Miten hiilikuidun komposiittiluonne vaikuttaa rungon suunnitteluun?
JC: On olemassa eräänlainen "mustan alumiinin" teoria, jossa suunnittelijat kohtelevat hiiltä ikään kuin se olisi tavallista isotrooppista metallia. Joten osa pyöräsuunnittelussa käytetystä FEA:sta [finite Element Analysis] tehdään syöttämällä materiaaliksi alumiinia ja suunnittelemalla putket puhtaasti tietyn seinämän paksuuden vaikutuksesta. Se ei ole oikea yhdistelmä-FEA. Se on hyvä asia, jos saamme hyväksyttävän tuotteen, mutta jos haluamme valita huippuluokan ajo-suorituskyvyn, meidän on tehtävä asiat oikein. Suunnittelussamme näet kerrosten lukumäärän ja niiden sijoituspaikan, ja kaikki tämä perustuu analyysiimme.
Cyc: Miten parantuneen aerodynamiikan suuntaus on vaikuttanut tapaasi lähestyä suunnittelua?
JC: Aerodynamiikka on todella aiheuttanut meille dilemman. Aeroputkien muodot vaativat yleensä suurempia pinta-aloja, ja aina kun lisäät pinta-alaa johonkin osaan, paino kasvaa, eikö niin? Lisäksi joko se on niin ankara ajajalle, koska se on niin korkea osa, tai se on niin kapea, että pyörä on kaikkialla [sivuttaisen jouston takia]. Siinä meidän analyysimme todella vaikuttaa. Ensinnäkin analysoimme muotoa aerodynaamisesta näkökulmasta, ja sitten kun tiedämme, että meillä on tietty aerodynaaminen muoto, alamme liittää sen FEA:han. Jos nämä kaksi eivät pelaa yhdessä, meidän on lisättävä materiaalia aerodynamiikkaan, mutta silloin pyörästä tulee liian raskas - se ei ole hyväksyttävää. Joten pyrimme jatkuvasti löytämään parhaan ratkaisun.
Cyc: Hiilikuitupyörät ovat puoliksi hiilikuituja ja puoliksi hartsia. Kuinka tärkeä hartsi on?
JC: Todella. Emme puhu siitä paljon, mutta työskentelemme jatkuvasti erilaisten hartsien kanssa. Se on komposiittimateriaalia – hiilikuitu tekee työn ja epoksihartsi pitää kuidut paikoillaan. Joten jos hartsi ei tee tehtäväänsä pitäen kuidut paikoillaan, et saa kuiduista mitään todellista suorituskykyä. Loimme vahvemman suhteen [hiilikuituvalmistaja] Hexceliin, koska sillä on laaja valikoima hartseja, joilla on ainutlaatuisia ja erityisiä ominaisuuksia. Ongelmana on, että se mutkistaa entisestään jo ennestään monimutkaista käsitettä. Ympärillä leijuu niin paljon ammattislangia – onko se T700 tai T800 vai IM7 vai IM8, mikä on moduuli, vahvuus ja venymä? Se on tarpeeksi hämmentävää joutumatta hartseihin.
Cyc: Carbonilla on joskus huono maine rajallisen käyttöiän vuoksi. Onko tämä totta?
JC: Ihmiset näyttävät olevan huolissaan hiilikuidusta, koska se on tuntematon. Ihmiset ovat kasvaneet teräksen ja alumiinin kanssa. Jokaisella materiaalilla on väsymisikä. Ota teräksinen paperiliitin ja taivuta sitä sata kertaa, se luultavasti rikkoutuu. Tee samoin alumiinin kanssa, ja se todennäköisesti rikkoutuu puolessa ajassa, koska alumiini ei väsy yhtä hyvin kuin teräs. Komposiiteilla on yleensä loputon väsymisikä. Mutta se riippuu hiilikuidun käytöstä, hartsin käytöstä ja siitä, kuinka hyvin se on käsitelty. Toisin sanoen, onko laminaatissa paljon aukkoja? Koska tyhjät tilat tappavat komposiitin hyvin nopeasti. Se oli yleistä vuosia sitten, mutta ei enää. Tässä taas on tärkeä rooli materiaalien, prosessien ja suunnittelun täydellisellä hallinnalla. Jos otat kaiken tämän hallintaasi, voimme varmasti sanoa, että tänään ostamasi pyörällä voit ajaa koko elämäsi, eikä se huonone tuon käyttöiän aikana.
Cyc: Oletko metsästämässä uusia ja erikoisia materiaaleja?
JC: Etsimme jatkuvasti uusia materiaalimuotoja. Grafeeni on yksi niistä, mutta sitä kehitetään edelleen. On olemassa nanografeenilevyjen valmistajia, joten voit saada niitä jo, mutta se on erittäin kallista. Suurin asia meille on, että ellemme näe yhdistelmästä hyötyä, emme ole täysin myytyjä. Jos voimme keksiä jonkin tavan saada grafeenia tai hiilikuitua nanoputkia luomaan pitkiä lankoja, kuten nykyiselle hiilikuidulle, voi luoja, jäykkyys, lujuus ja paino olisi uskomatonta.
Trek.com
