Обладая глубоким знанием углеродного волокна, старший инженер Trek по композитам сыграл большую роль в создании велосипедов, которые они представляют сегодня
Велосипедист: Как вы начали работать в Trek?
Джим Коулгроув: В 1990 году компания Trek хотела производить композитные детали самостоятельно после неудачного начала использования отдельной компании для создания рамы 5000. Это было единое целое еще в 1988 и 1989 годах. Ужасный провал - мы вернули практически все. Ключевые люди поняли, что за углеродным волокном будущее, и меня наняли, чтобы помочь перенести производство на это предприятие. Я пришел из небольшой инженерной фирмы в Солт-Лейк-Сити, которая работала с клиентами из аэрокосмической отрасли - Boeing, Lockheed, Northrop и тому подобными компаниями. На Джексон-стрит начался Трек, это был красный амбар в центре Ватерлоо [Висконсин]. Компания Trek начала паять рамы там в 1976 году. Сейчас здесь находится станок с ЧПУ для резки всех форм, которые мы используем для изготовления наших деталей.
Cyc: Используют ли аэрокосмическую и военную промышленность углерод более высокого качества, чем тот, который используется в велосипедах?
JC: Материал, который используется в аэрокосмической и оборонной промышленности, почти идентичен материалу, который используется в индустрии отдыха. Чего обычно не хватает, так это сертификации, а также проверки производства. Мы используем множество различных волокон, некоторые из которых такие же, как и те, которые используются в первоклассных военных и аэрокосмических целях. M60J, например, представляет собой сверхвысокомодульное волокно Toray. В последний раз, когда я смотрел, это было что-то к северу от 900 долларов за фунт [около 1 270 фунтов стерлингов за килограмм]. Некоторые из этих высокомодульных и сверхвысокомодульных материалов классифицируются как стратегические материалы, а это означает, что они доступны только в определенных странах НАТО, потому что из них можно делать оружие. Мы используем почти все доступные волокна, будь то Toray, Mitsubishi, Hexcel, Cytec. Вы называете это, мы используем это.
Cyc: Что особенного в том, как работает Trek?
JC: Один из ключевых моментов – это то, как мы защищаем процесс от ошибок. Каждый раз, когда вы включаете человека в смесь, есть вероятность ошибки. Все наши продукты за последние пять-шесть лет прошли проверку в нашей лаборатории, которая представляет собой своего рода макет фабрики. Мы привлекаем наших специалистов по документации, которые рассказывают нашим операторам, что они собираются делать. Мы приводим этих операторов в лабораторию проверки и обучаем их, чтобы у нас был плавный переход. Мы пытаемся разрабатывать вещи таким образом, чтобы они хорошо переносились в производство. Потому что, когда вы переносите что-то из лабораторной среды в производство, всегда возникают небольшие сбои - вещи, о которых вы не думали.
Cyc: Как вы совмещаете требования дизайна и исследований в Соединенных Штатах, в то же время делая большую часть своего производства на Дальнем Востоке?
JC: Я думаю, что действительно ключевым является то, что полученные здесь знания распространяются на наших азиатских партнеров. Одна из вещей, которые, по моему мнению, отличают нас друг от друга, это тот факт, что мы глубоко укоренились в производстве. Мы производим все топовые велосипеды Project One в Висконсине, и мы знаем, что завод стоит дорого, но если мы не сделаем этого здесь, мы потеряем эту прямую связь с созданием продукта. Мы можем спроектировать красивую раму и отправить ее кому-нибудь, но мы понятия не имеем, можно ли построить то, что мы разработали, и можно ли это построить хорошим, уникальным способом.
Cyc: Как композитный характер углеродного волокна влияет на конструкцию рамы?
ДК: Существует своего рода теория «черного алюминия», согласно которой дизайнеры обращаются с углеродом так, как если бы он был обычным изотропным металлом. Таким образом, часть FEA [анализа конечных элементов], используемого в конструкции велосипеда, выполняется путем ввода алюминия в качестве материала и проектирования труб исключительно на эффекте определенной толщины стенки. Это не настоящий композитный МКЭ. Это нормально для получения приемлемого продукта, но если мы хотим добиться того типа ходовых качеств, за которым мы гонимся, нам нужно делать все правильно. В нашем дизайне вы можете увидеть количество слоев и места их размещения, и все это основано на нашем анализе.
Cyc: Как тенденция к улучшению аэродинамики повлияла на ваш подход к дизайну?
JC: Аэродинамика действительно поставила нас перед дилеммой. Формы аэродинамической трубы, как правило, требуют большей площади поверхности, и всякий раз, когда вы увеличиваете площадь поверхности какой-либо части, увеличивается вес, верно? Кроме того, либо это так жестко для гонщика, потому что это такая высокая секция, либо она настолько узкая, что велосипед повсюду [из-за поперечного изгиба]. Вот где наш анализ действительно вступает в игру. Прежде всего, мы анализируем форму с аэродинамической точки зрения, а затем, когда мы знаем, что у нас есть определенная аэродинамическая форма, мы начинаем включать ее в FEA. Если эти двое не будут работать вместе, тогда нам придется добавить материал для соответствия аэродинамике, но тогда байк будет слишком тяжелым - это неприемлемо. Поэтому мы постоянно сходимся в поисках наилучшего решения.
Cyc: Велосипеды из углеродного волокна состоят наполовину из углеродного волокна и наполовину из смолы. Насколько важна смола?
ДК: Очень. Мы мало об этом говорим, но мы постоянно работаем с разными смолами. Это композитный материал - углеродное волокно делает работу, а эпоксидная смола удерживает волокна на месте. Таким образом, если смола не выполняет свою работу по удержанию волокон на месте, вы не получите от волокон никакой реальной производительности. Мы установили более прочные отношения с [производителем углеродного волокна] Hexcel, потому что он предлагает широкий спектр смол с уникальными и особыми свойствами. Проблема в том, что это еще больше усложняет и без того сложную концепцию. Вокруг так много жаргона - это T700 или T800, IM7 или IM8, каковы модули, прочность и удлинение? Это достаточно запутанно, не вдаваясь в смолы.
Cyc: Carbon иногда имеет плохую репутацию из-за ограниченного срока службы. Это правда?
JC: Кажется, людей беспокоит углеродное волокно, потому что оно неизвестно. Люди выросли на стали и алюминии. Каждый материал имеет усталостную долговечность. Возьмите стальную скрепку и согните ее сто раз, возможно, она сломается. Сделайте то же самое с алюминием, и он, вероятно, сломается в два раза быстрее, потому что алюминий не так хорош в усталости, как сталь. Композиты, как правило, имеют бесконечную усталостную долговечность. Но это зависит от использования углеродного волокна, использования смолы и того, насколько хорошо она была обработана. Другими словами, в ламинате много пустот? Потому что пустоты очень быстро убивают композит. Это было обычным делом несколько лет назад, но не сейчас. Здесь, опять же, важную роль играет полный контроль над материалами, процессом и инженерией. Если вы возьмете все это под свой контроль, мы можем с уверенностью сказать, что на велосипеде, который вы покупаете сегодня, вы можете ездить всю свою жизнь, и он не ухудшится в течение этой жизни.
Cyc: Вы ищете новые и необычные материалы?
JC: Мы всегда ищем новые материальные формы. Графен - один из них, но он все еще находится в разработке. Есть производители нанографеновых пластинок, так что уже можно достать, но очень дорого. Самое главное для нас заключается в том, что если мы не видим преимущества композита, мы не полностью проданы. Если бы мы могли придумать какой-нибудь способ получить нанотрубки из графена или углеродного волокна для создания длинных струн, которые мы имеем для современного углеродного волокна, о боже, жесткость, прочность и вес были бы невероятными.
Trek.com
