Temat: jak produkuje się carbonowe Treki Pierwsza

Temat: jak produkuje się carbonowe Treki
Tekst: Miłosz Kędracki, zdjęcia: bikeBoard, Trek
OCLV
Pierwsza całkowicie carbonowa rama Treka
spajała szosowy model o oznaczeniu 5000.
Powstała w 1989 r. i miała konstrukcję skorupową. Rower ten był ciężki jak diabli, ale nie
to było jego największą wadą. Po prostu rama
pracowała tak jak... cegła. Żadnego tłumienia,
żadnej sprężystości i dlatego szybko zniknęła
z wystaw i katalogów. Nikt jej nie lubił.
USA, Waterloo stan Wisconsin. Był mglisty, listopadowy poranek i jakoś nikomu
nie było śpieszno na spotkanie, które wyznaczono na 10 am. Powoli schodzili się
konstruktorzy i szefostwo marketingu. Pachniało tanią kawą i niewietrzonym biurem. Kiedy wreszcie na sali pojawił się szef, zapadła tak głęboka cisza, że słychać
było odgłosy nieodległej hali produkcyjnej. Padły słowa mocne i dobitne. Na tablicy zapisano kilka poprzedzonych minusami liczb. Ale około 1:15 pm na drugiej
tablicy pojawiły się wnioski. Pod wpływem nacisku kreda złamała się kilkukrotnie,
a na podłogę pokrył biały pył. Po pierwsze, program rozwoju rowerów w pełni węglowych miał być całkowicie kontrolowany wewnątrz fabryki
w Waterloo. Technologię i linię produkcyjną 5000 postanowiono wydzierżawić komukolwiek. Ostatnim z wniosków, który nieśmiało podnieśli konstruktorzy z działu
rozwoju, był powrót do uznanej w przeszłości technologii łączenia węglowych rur
mufami. Zebrano puste kubki, wyrzucono już ledwo beżowy filtr z ekspresu do
kawy i wszyscy rozeszli się do swoich zajęć.
Do dziś dnia mówią o tym w Waterloo, że była to najlepsza wpadka Treka, bo...
w 1992 r. pojawił się pierwszy rower na ramie OCLV.
Akronimy
Jeśli US, NASA, WADA, IMBA i NORBA to czemu nie OCLV? Chodzi mi o to, że
Amerykanie dla wszystkiego potrafią utworzyć zgrabny i wpadający w ucho skrót.
Optimum Compaction Low Void niewiele znaczy. Mówiąc na przykład o dziewczynie „optymalna” nie mamy na myśli piękna, zgrabna.
Podobnie jest z „niską”, nie sposób powiedzieć czy
ma metr pięćdziesiąt czy „tylko” 175 cm. Zatem
OCLV to marketing w stanie czystym? Nie, albo inaczej, to nie tylko marketing. Proces OCLV stanowi
obecnie swoisty standard, który nie jest powielany
przez konkurentów tylko ze względu na prawa patentowe.
68
Technologia rakietowa
OCLV jest wynikiem ewolucji rakietowej. Co??? No to
po kolei. Jeszcze w 1973 r. Rossignol Ski Corporation wynajął grupę inżynierów z Van Bouren w stanie
Maine do wdrożenia produkcji rakiet... tenisowych
z kompozytów. Dziesięć lat później Trek zaangażował
tych samych ludzi do produkcji rowerowej ramy,
w której mufy były z aluminium, a łączyły je kompozytowe rury. Graphite Technologies byli wówczas
uznanymi specjalistami produkującymi ramy dla
Basso, Profile, Peugeota, Iron Horse i Racing Bik.
bi k eBoar d #9 l is topad–grudzień 2006
Tylko ostatni etap produkcji OCLV owiany
jest pyłem. Szlifowanie ram odbywa się
ręcznie, a technicy wzniecają tumany kurzu
Najważniejsze są zręczne ręce,
technika i sterylna czystość.
Oto proces układania warstw
tkaniny carbonowej w formie.
Powstanie z tego mufa OCLV
Niesławny model 5000 też był wynikiem współpracy
Treka z fabryką, która potem przedstawiła markę
Aegis. OCLV nie pojawiło się nagle, to fuzja wielu
doświadczeń i doskonalenia sposobów na to, żeby
rower lepiej jeździł, był łatwiejszy w produkcji i nie
ważył zbyt wiele.
Wprowadzenie
Sposób, w jaki produkowane są ramy w Treku, jest
owiany tajemnicą. Jednocześnie jest to jedyna firma,
która regularnie pozwala podglądać dziennikarzom
proces produkcyjny. W Waszym imieniu bikeBoard
uzyskał możliwość obejrzenia tego procesu na żywo.
Wewnątrz wydziału OCLV nie wolno jednak fotografować, a niektóre stanowiska zasłonięto przed naszym
wścibskim wzrokiem parawanami.
Na wstępie należy powiedzieć, że technologia OCLV
to proces, dzięki któremu z kompozytów można
wyprodukować seryjnie, czyli w sposób powtarzalny, elementy przypominające wydmuszkę: łączące
bi k e Boa rd # 9 list o p a d – gr u d z ie ń 2 0 0 6
69
Ramy poddawane są rygorystycznej kontroli. Jednym z etapów jest pomiar geometrii. Na żelaznej
płycie o wielkiej stabilności zamocowane są precyzyjne urządzenia miernicze. Wychwycą najmniejsze
odchylenia od normy. Tak, ten gość w kolorowej
koszuli to Gary Fisher
w sobie lekkość i komplikację kształtu. Kolejnym
bardzo ważnym aspektem jest też to, żeby wraz
z uzyskaniem niewielkiej masy takiego elementu
był on we właściwy sposób sztywny i bardzo wytrzymały. W procesie OCLV produkowane są także inne
części: kierownice, wsporniki a nawet obręcze kół!
Ale największą sławę OCLV przyniosły niespotykane
węglowe ramy rowerowe, na których Armstrong siedmiokrotnie zwyciężył w Tour de France.
Rama OCLV składa się z łączników w węzłach ramy,
połączonych superlekkimi rurami z carbonu. Owe
łączniki są kluczowe dla uzyskania właściwych parametrów, bo produkcja prostych rur z kompozytów nie
jest już dla przemysłu ani tak skomplikowana, ani
trudna. Łączniki, czyli mufy, muszą mieć wymyślne
kształty, żeby rama była funkcjonalna - dało się założyć koła, przerzutki, poprowadzić linki itp. Równocześnie mufy stanowią węzły przenoszące największe
obciążenia, którym muszą sprostać. I właśnie tu
najlepiej widać przewagi OCLV.
Ostatnimi czasy Trek poszedł dalej i rury także produkuje według założeń tego sposobu. Mają skom-
70
Te elementy OCLV nie
przeszły przez sito
kontroli
bi k eBoar d #9 l is topad–grudzień 2006
plikowane, podobne do kości, zmieniające się na
całej długości kształty zgodne z mechanicznymi
potrzebami.
Proces
Proces budowy łączników rozpoczyna się od wielkiej,
szerokiej na kilka metrów, beli z nawiniętą carbonową płachtą. Nie ma ona nic wspólnego ze stereotypowym postrzeganiem tego materiału. Mówiąc
carbon widzimy grubo plecioną w kratkę tkaninę,
jaką często wykończone są kompozytowe części. Nic
bardziej mylnego. W tym wypadku płachta składa się
z pojedynczych, bardzo cienkich włókien ułożonych
równolegle i naklejonych na kremową folię.
Belę rozwija się i układa na stole o rozmiarach około
dwa na pięć metrów, ponad którym porusza się suwnica z laserowym ploterem tnącym. Ploter
w ciągu kilkunastu minut wycina zupełnie odjechane
kształty, których nie powstydziłaby się fabryka z Ravensburga, a wykrój z Burdy na karnawałową kreację
to w porównaniu z nimi wycinanka przedszkolaka.
Poszczególne elementy wycinanki należy ułożyć
w odpowiednich miejscach formy. Kształt wykrojów
i ich ułożenie przed wycięciem jest ściśle skorelowane z przebiegiem włókien. Układając je w formie
w ściśle określony sposób, można zapanować nad
tym, jak w danym miejscu działać będzie włókno. Wyszukane kształty płaskiej materii wynikają
z konieczności dopasowania do formy, a tworząc
warstwy o specyficznym ułożeniu włókien, decydują
o sztywności lub podatności na wygięcie w konkretnych płaszczyznach u gotowych elementów. W zależności od lokalizacji, warstw jest mniej lub więcej,
a kierunek przebiegu włókien na nich różny. Warstwy
w formach najczęściej układają kobiety. Wiadomo,
że są manualnie sprawniejsze niż mężczyźni i większą wagę przykładają
do szczegółów. Kolejnej części procesu nie pokazują w Treku postronnym, ale możemy się jej domyślać. W formie musi znaleźć się sylikonowy,
nadmuchiwany rdzeń, o kształcie przypominającym gotową część, lub
łącznik. Potem wszystko musi zostać nasączone żywicą i zamknięte drugą częścią formy. Następnie do rdzeni podłączone zostają węże, którymi
najprawdopodobniej dostarczana jest pod dużym ciśnieniem rozgrzana
para wodna, a formy trafiają do autoklawów, w których następuje proces
laminacji warstw. Dmuchany rdzeń z wielką siłą dociska warstwy carbonu do ścianek formy, zapewniając optymalne zagęszczenie spoiwa przy
jednoczesnym usunięciu niepożądanych wtrąceń. Ciekawa jest też technologia produkcji obręczy OCLV. W formie laminuje się odpowiednie warstwy carbonowego włókna, a rdzeń stanowi... zwykła rowerowa dętka. Po
zakończeniu laminacji przez otwory na szprychy z wnętrza gotowej obręczy
technicy po kawałeczku usuwają resztki dętki!
Rama to podstawa
Kolejną fazą produkcji jest połączenie łączników i rur. Analogicznie do
budowy ram metalowych, poszczególne elementy umieszcza się na
specjalnej ścianie montażowej. Ich lokalizacja jest ściśle nadzorowana,
żeby zachować precyzję montażu. Wygląda to dość banalnie, ot łączniki
smaruje się specjalnym lotniczym klejem i wciska na nie rury. Zanim klej
stwardnieje rama poddawana jest ręcznej kalibracji i ścisłym pomiarom,
a ewentualne niedokładności geometryczne są korygowane. Po sklejeniu
rama znowu trafia do specjalnego „piekarnika”, gdzie klej uzyskuje właściwe parametry. Ostatnim z procesów jest ręczne szlifowanie ramy - wyrównuje się wówczas połączenia i przygotowuje ramę do malowania.
Ewolucja
Wprawdzie w ten sposób produkuje się ramy już przeszło czternaście lat,
ale nie znaczy to wcale, że technologia ta nie podlega doskonaleniu. Widać to na przykład na filmach ilustrujących przebieg produkcji, a dostępnych w internecie. W porównaniu z tym, co widzieliśmy na żywo w amerykańskiej fabryce, to łowickie wycinanki. Kształt nowych wykrojów jest daleko bardziej wypracowany, co przekłada się na zmniejszenie do minimum
niepotrzebnie zachodzących na siebie warstw. Trwa też wyścig w dziedzinie
technologii materiałowej. Pierwotnie stosowano niezbyt zaawansowane
technologicznie włókno. Kolejnym etapem była tkanina o gramaturze 120
g na metr kwadratowy (OCLV 120). W najbardziej wyszukanych technologicznie elementach zastąpiono ją włóknem o mniejszej masie i gramaturze 110. Obecnie hitem jest tkanina o wiele mówiącej nazwie OCLV 55,
stosowana w najbardziej wyrafinowanych ramach do najlżejszych rowerów.
W rowerach górskich i torowych pewne elementy, jak na przykład mufy
suportowe, laminowano na stałym i nieusuwalnym rdzeniu z Nomexu
o strukturze plastra miodu. W najwyższych w hierarchii modelach na
2005 r. dla poprawienia sztywności muf suportu pomiędzy warstwy węglowych włókien wlaminowywano cieniuteńką siateczkę z boronu. Technologia cały czas zmienia się, bo cały czas sprzęt OCLV poddawany jest
testom. W czasie wyścigów i w laboratoriach. A sprzedaż carbonowych
cacek wzrasta. W 2005 r. produkcja OCLV wzrosła dwukrotnie. Na wiosnę
ma być 3 razy większa niż w 2004 r. Przyzwyczailiśmy się mówić, że technologie kompozytowe to technologie XXI w., tylko jakoś niewielu zorientowało się że XXI w. jest dziś. W tej wąskiej grupie nie zabrakło Treka.
71
bi k e Boa rd # 9 list o p a d – gr u d z ie ń 2 0 0 6