Карбоновое волокно

Годами успешно применяемое в космосе, авто-мото гонках и прочих областях, карбоновое волокно является также и лучшим материалом для создания самых высококачественных гоночных велосипедов. Обладающее невероятным отношением прочности к весу, карбоновое волокно — это мечта любого инженера — более легкое, чем алюминий и более прочное, чем сталь; на основе правильно сконструированной рамы из карбонового волокна можно создать невероятно качественный велосипед, который будет жестким, легко управляемым и максимально эффективным.

Виды карбонового волокна.

Чистый карбон производится из чрезвычайно тонких и прочных волокн, эти волокна бывают различных классов, на инженерном языке —«модулей», всё зависит от прочности и жесткости. Чем выше класс — тем прочнее и дороже материал.

Карбоновое волокно высших классов является более жестким, что хорошо, однако такое волокно также сложнее обрабатывать, так как необходимо соблюдать баланс между жесткостью, прочностью и долговечностью. Этот баланс — именно то, чего всегда пытается достичь компания Felt, ведь просто очень легкая или очень жесткая рама не обязательно будет лучшей: задача стоит в том, чтобы подобрать такое сочетание характеристик, при котором велосипед будет вести себя на дороге лучше всего.

Вдобавок к сложностям в производстве и обработке, высококлассное волокно также достаточно дорогое, поэтому многие производители стараются держаться от него подальше. Мы в компании Felt считаем, что инвестиции оправдывают себя, ведь только используя лучшие материалы возможно создавать лучшие велосипеды, велосипеды, соответствующие требованиям наших спортсменов и инженеров.

Создание рам

Есть много методов создания велосипедных рам из карбонового волокна. С одной стороны прогресса находится старинный метод, использующий соединительные зажимы для скрепления деталей рамы вместе, именно таким способом делались стальные рамы в течение более 100 лет. Согласно этому методу, трубы рамы вставляются в сочленение сложной формы, выполненное из титана, алюминия или карбона, а после вставки всех труб все соединения проклеиваются.

Этот метод обычно влечет за собой использование лишнего материала, и, следовательно, неоправданное увеличение веса. Готовая же рама также хуже «едет», так как часто необходимо применение сложных сочленений и большого количества деталей, что отрицательно сказывается на общей жесткости.

На другой стороне технического прогресса находится технология, используемая компанией Felt: Dynamic Monocoque Construction. Создание рамы мы начинаем с подготовки листов из ненаправленного волокна (представьте длинные, прямые, черные волосы). Эти листы, в зависимости от предназначения велосипеда, могут быть сделаны из волокон различного класса (60T, 40T и 30T), однако мы идем дальше и смешиваем их: все карбоновые велосипеды Felt используют смесь из различных типов волокн, вот почему мы называем этот материал UHC - Ultra Carbon Fiber (Ультра Гибридный Карбон).

Есть три уровня рам из смесей карбонового волокна: UHC Ultimate+Nano, UHC Advanced и UHC Performance. Каждый уровень нацелен на различную категорию велосипедистов и предназначен для разных условий применения. Например, велосипед, для велогонщиков, ценящих низкий вес и производительность больше, чем что либо ещё? Или велосипед для спринтера, готового пожертвовать несколькими граммами веса ради большей жесткости.

Различные классы карбонового волокна также могут быть точно расположены в различных частях велосипеда для получения максимальной выгоды от их специфических свойств: например, более жесткие волокна разумно использовать в местах высокой пиковой нагрузки, например, в оболочке каретки или нижней трубе; более прочные же слои волокна логично расположить в областях наиболее подверженных повреждениям от ударов.

Как только путем трехмерного моделирования, прототипирования и тестирования атлетами оптимальная смесь материалов будет найдена, подготавливается окончательная документация для производства: создается так называемая схема нанесения волокн, точно определяющая классы используемых материалов и отмечающая ориентацию и порядок расположения листов или «плетеных слоев» карбонового волокна, которые для создания рамы собираются вручную. Эти слои приходят на фабрику уже пропитанные соединительным агентом и в дальнейшем аккуратно обрезаются до размеров, необходимых для формирования конкретных деталей.

Далее листы в обозначенной последовательности и с определенной ориентацией накладываются на болванки и зажимаются в пресс-форме, как в вафельнице, где при воздействии строго определенной температуры и под необходимым давлением формируется нужная деталь.

При создании наших самых лучших гоночных велосипедов, таких как F1, DA, Edict или F1X, мы используем ещё более совершенный технологический процесс, а именно применяем запатентованную технологию формовки InsideOut. Её смысл в размещении специальных вставок-форм внутри труб в процессе создания рамы, благодаря чему удается получить идеальную деталь, как изнутри, так и снаружи, без каких-либо лишних наплывов или образований внутри; это особенно заметно на примере узлов сложной формы, например, каретки.

Мы также используем технологию Dynamic Monocoque Construction, позволяющую раздельно проектировать и создавать детали карбоновых рам; так как каждая составная часть рамы производиться отдельно, становится возможным задания индивидуальных конечных характеристик, требуемых от различных частей рамы.

«Очевидно, что формы с которыми мы работаем при проектировании переднего треугольника отличаются, от, скажем формы трубы для подседельного штыря» - говорит инженер Felt Букенбергер. «Технология Dynamic Monocoque Construction позволяет нам сфокусироваться на доведении каждой отдельной детали до совершенства».

В конце, составные части рамы соединяются вместе в процессе специального этапа перекрестной формовки: отдельные детали удерживаются вместе и оборачиваются слоем волокна. Безусловно, такие технологии как формовка InsideOut или Dynamic Monocoque Construction существенно сложнее и дороже других методов, однако результирующая прочность и ездовые характеристики стоят того.

Классификация карбонового волокна Felt

В настоящий момент Felt использует три типа запатентованных смесей карбоновых волокн: UHC Ultimate+Nano, UHC Advanced и UHC Performance

UHC Ultimate+Nano

Самая лучшая в мире смесь материалов для создания рам велосипедов. Применение совершеннейших технологий производства и применение связующей матрицы Nano позволяет максимизировать количество используемого карбона высокого класса. Секрет заключается в применение особого агента для связи волокон: в большинстве карбоновых рам для связи волокон и удержания их на месте используется эпоксидная смола, технология же Nano позволяет улучшить характеристики рамы на молекулярном уровне путем усиления связи между отдельными плетениями волокон.

Результатом использования карбона UHC Ultimate+Nano является не только увеличенная прочность рамы, но и улучшение ездовых характеристик велосипеда. Каким образом удалось добиться улучшения характеристик? Путем предоставления инженерам открывшегося пространства для использования большего количества высокомодульных волокон без опасности сделать раму слишком хрупкой. Более тонкие стенки рамы, увеличенная жесткость, увеличенная стойкость к ударам — всё это преимущества применения связующей матрицы Nano. Конечно, мы могли бы также уменьшить и вес, однако существующие велосипеды итак весят меньше, чем того требуют положения международных соревнований, поэтому мы решили увеличить прочность и надежность, вот почему самые легкие и жесткие рамы Felt одновременно являются и самыми долговечными.

UHC Advanced

Тщательно очищенные нити волокна UHC Advanced обладают лучшим соотношением количества карбона к количеству связующего агента, что выливается в более легкую, «живую» раму, прекрасно подходящую для соревнующихся любителей и гонщиков. Точно также, как и в металлических рамах, где добиваются улучшения ездовых характеристик и отзывчивости путем уменьшения толщины стенок, карбон UHC Advanced позволяет инженерам применять меньшую толщину стенок. Результат? Рамы UHC Advanced на 20% легче рам из волокна UHC Perforrmance при той же жесткости и прочности.

Однако, использование такого материала представляет собой сложную технологическую задачу, ведь с увеличением прочности и жесткости волокно становится достаточно хрупким. Хоть и способный выдерживать высокие нагрузки, такой карбон более чувствителен к большим изгибам в процессе производства, так что приходится тщательно разрабатывать дизайн велосипедов, сводить к минимуму места перегиба волокон. Такой подход не только гарантирует сохранность карбона в процессе производства, но и позволяет получить максимально легкие рамы.

UHC Performance

Карбоновое волокно Felt UHC Performance является отличным примером для демонстрации того, почему карбон — лучший материал для производства велосипедов: у карбона UHC Performance прочность на разрыв в 7.9 раз большая, чем у титана (сплав 3/2/5), а показатель жесткости в 3.34 раза больше, чем у алюминия марки 6061. Кроме того, ему можно придать практически любую форму и он не подвержен эффекту «усталости».

Рамы из карбона UHC Performance обладают фирменным чувством велосипеда Felt, такие рамы идеально подходят для велосипедистов желающих получить надежный гоночный велосипед, которого хватит на многие годы. Рамы из карбона UHC Performance, на самом деле, обладают схожими характеристиками с топовыми карбоновыми рамами других производителей, и тому есть простое объяснение: всего пару лет назад именно этот карбон использовался в нашем самом дорогом велосипеде F1 SL, а теперь вы за умеренную цену можете приобрести велосипед, совсем недавно являвшийся флагманом среди профессиональных гоночных байков! Именно благодаря нашему постоянному стремлению к улучшению технологии производства карбонового волокна, сегодня вы можете получить велосипед с прекрасными характеристиками по невиданной ранее цене.