Интервью главного инженера Trek о композитных материалах

Интервью главного инженера Trek о композитных материалах
Гуру карбона Джим Коулгроув (Jim Colegrove) работает в компании Trek уже в течение четверти века. Кто, как не он знает все и немного больше о материале, который сыграл решающую роль в становлении велосипедов такими, какие они есть сейчас — победителями Чемпионата Мира?

Джим Коулгроув (ДК) перешел к Trek с маленькой инженерной компании в Солт Лейк Сити, которая работала с брендами аэрокосмической индустрии: Boeing, Lockheed и Northrop.

Именно он принес с собой идею производства карбона в штаб-квартире в Мэдисоне. Годы спустя, это место станет домом для шоссейника Madone и ДХ-подвеса Session 9.9, на котором Рэйчел Этертон и Аарон Гвин одержали свои победы.

В отличие от других карбоновых ДХ-подвесов, Trek Session до сих пор производят здесь и это один из немногих (если не единственный) карбоновый подвес для скоростного спуска, который производится в Соединенных Штатах. Автор интервью задал несколько вопросов человеку, который о карбоне знает все.

Фото и текст Стивена Джонса (СД).

СД: Почему Вы считаете, что для даунхильного велосипеда карбон лучше других материалов?

ДК: Вес, жесткость и возможность комбинировать слои, чтобы добиться наилучшего результата и ездовых качеств. Райдеры стали быстрее, улучшили технику и тот факт, что мы можем тонко подстраивать свойства рамы в определенных зонах, предоставляет большое преимущество.

Ездовые качества очень важны, и опять-таки: возможность комбинирования слоев позволяет создать велосипед, который быстро управляется, хорошо держит траекторию, весит мало и помогает увеличить возможности райдера. Никакой другой материал не позволяет достичь такого уровня вариативности.

СД: Какие именно материалы вы выбираете? Какое соотношение однонаправленных волокон и материи используется при укладке в матрицу?

ДК: Мы можем сделать легкий и жесткий велосипед только из однонаправленных волокон, однако он не такой прочный, как  из материи. Поэтому мы нашли баланс между двумя материалами и знаем, где именно нужно их выложить. Верхняя труба не так сильно деформируется, как нижняя, поэтому очень мало (если вообще ) материи используется для создания верхней трубы, а вот в нижней трубе мы выборочно усиливаем материей некоторые зоны.

СД: отличается Ли толщина слоев в зависимости от размера рамы?

ДК: Да. Ламинация в каждой раме разная. Рамы Session отличаются друг от друга ради адаптации под усредненный рост и вес райдеров. Было бы вообще замечательно, если бы каждая рама была сделана под конкретного велосипедиста: его вес, рост, стиль езды, но это существенно бы увеличило цену из за сложности выполнения дополнительной работы по определению  толщины ламината. Мы потратили много времени и сил, чтобы найти наилучший баланс  слоя под каждую ростовку для наилучшего результата и ходовых качеств.

СД: правда Ли, что жесткость достигается не всегда благодаря типу материала или тому, как он выложен, а также благодаря форме труб?

ДК: Все верно. Хотя карбон — материал очень жесткий и прочный, жесткость зависит во многом от формы труб. Мы опираемся на сложное трехмерное моделирование и расчеты сопротивления материалов при разработке рамы, заднего треугольника, рокер-линка и перьев. Виртуальная модель помогает нам проводить сотни симуляций, подвергая велосипед всем возможным сценариям напряжений, чтобы понять, как велосипед ведет себя под различными нагрузками.

Когда у нас на руках есть результат выкладок, мы начинаем строить прототипы, тестируем их и отдаем профессиональным райдерам. Благодаря такому подходу, мы можем проверить на реальном опыте правильность виртуальных расчетов, и можем удостовериться, что мы на правильном пути в попытке предложить клиенту самое лучшее.

СД: Вы стремились к увеличению жесткости и уменьшению веса достаточно долгий период времени. Есть жесткость альфа и омега, и вы достигли лимита?

ДК: Мы близко подошли к достижению теоретического лимита веса. Не думаю, что мы уже стоим в этой точке, но очень близко. В прошлом можно было облегчить раму просто переходя от стали к алюминию и от алюминия к карбону. Сегодня мы  боремся за каждый грамм. Постоянно удивляюсь тому, на что идут наши дизайнеры, инженеры и тестеры, чтобы найти лазейки ради облегчения и сохранения ходовых качеств.

СД: И вес и жесткость — важнейшие факторы? Вы же фокусируетесь на ездовых качествах, верно? Как вы добиваетесь «того самого» ощущения от рамы? Как этот параметр заложен в процесс разработки?

ДК: Индустрия слишком долго повторяла мантру «легче/жестче». Мы довольно давно поняли, что скоро подойдем к теоретическому нижнему лимиту веса, поэтому уже в течение нескольких лет нашей задачей является акцентирование на ходовых качествах и ощущениях от них.

С карбоном здорово то, что ты можешь выбирать тип материи, количество слоев, задавать направление волокон, задавать для них начальные и конечные точки. В отличие от других материалов, таких как алюминий и сталь, в которых толщина стенки не меняется, толщина стенок карбоновой рамы может изменяться любое количество раз. Это предоставляет нам возможность подстраивать все характеристики, что в результате принесет свои плоды: велосипед станет лучше управляться и райдер сможет показывать лучшие результаты.

СД: люди слишком увлекаются карбоном? Ведь дело не столько в материале, сколько в том, что дизайнеры и инженеры из него производят?

ДК: Это наша головная боль. Кажется, что каждый хочет, чтобы все было сделано из карбона. Это замечательный материал, но не самый лучший для определенных применений. Часто нам нужны изотропные свойства стали и алюминия. Нарезка резьбы в карбоне — это еще та проблема, поэтому в каретковый узел и другие похожие узлы вклеиваются или перед спеканием в матрицу выкладываются металлические цилиндры. В конечном счете, надо с умом подходить к разработке и использованию имеющихся материалов.

СД: Сколько стоят материалы для производства одной рамы?

ДК: Мы не можем раскрыть точную информацию по расходам, но скажем, что вилка цен составляет от $50 до $900 за 0,5 кг карбоновой материи. Мы используем все сорта карбона в наших рамах.

СД:  На сборочной линии, количество  людей на фабрике составляет около 20, так?

ДК: Если Вы спрашиваете о количестве людей, которые заняты непосредственно в процессе создания рамы, то да, от 20 до 25, но еще много сотрудников находятся на вспомогательных ролях, например, складские рабочие и логисты, с которыми Вы не знакомы. Производство велосипедов — это невероятно трудозатратная деятельность и это именно та причина, почему производство давно переехало в Азию.

СД: Какое количество людей привлечена к производству Remedy в Азии?

ДК: Это число гораздо больше, чем в США. В Азии рабочая сила используется, как ресурс, и они его будут тратить. В США все завязано на автоматизации и тенденция идет в сторону минимизации расходов на зарплату рабочим.

СД: Почему тогда Session производится в США?

ДК: У нас есть все ключевые компоненты, такие как дизайн, инженерия, материалы и технологическая экспертиза. Также потому, что мы очень привязаны к этому продукту. Мы можем мобильно реагировать на запросы от различных велокоманд. В одном случае мы даже смогли пройти весь путь от заказа до теста прототипа за шесть недель. Это потрясающе быстро.