Với kiến thức sâu rộng về sợi carbon, kỹ sư tổng hợp cao cấp của Trek đã đóng góp một phần không nhỏ trong việc tạo ra những chiếc xe đạp như ngày nay
Cyclist: Bạn đã bắt đầu Trek như thế nào?
Jim Colegrove: Năm 1990, Trek muốn chế tạo các bộ phận composite trong nhà sau một khởi đầu thảm hại khi sử dụng một công ty riêng để chế tạo khung 5000. Đó là sản phẩm được sản xuất trong một năm 1988 và 1989. Thất bại khủng khiếp - chúng tôi hầu như nhận được sự trở lại của tất cả mọi người. Những người chủ chốt nhận ra sợi carbon là tương lai, và tôi đã được thuê để giúp đưa công việc sản xuất vào cơ sở này. Tôi đến từ một công ty kỹ thuật nhỏ ở Thành phố S alt Lake đã làm việc với các khách hàng hàng không vũ trụ - Boeing, Lockheed, Northrop, những công ty như vậy. Jackson Street là nơi Trek bắt đầu, là một nhà kho màu đỏ ở trung tâm thành phố Waterloo [Wisconsin]. Trek bắt đầu hàn khung ở đó vào năm 1976. Bây giờ nó có cơ sở gia công công cụ CNC để cắt tất cả các khuôn mà chúng tôi sử dụng để chế tạo các bộ phận của mình.
Cyc: Các ngành công nghiệp hàng không và quân sự có sử dụng carbon chất lượng cao hơn nhiều so với sử dụng trong xe đạp không?
JC: Vật liệu mà các ngành công nghiệp hàng không và quốc phòng sử dụng gần giống với vật liệu mà các ngành giải trí sử dụng. Điều thường thiếu là chứng nhận và xác minh sản xuất. Chúng tôi sử dụng rất nhiều loại sợi khác nhau, một số loại sợi giống như sợi được sử dụng cho mục đích hàng không và quân sự hàng đầu. Ví dụ, M60J là một sợi Toray mô-đun cực cao. Lần cuối cùng tôi nhìn, nó là thứ ở phía bắc $ 900 một pound [khoảng £ 1, 270 mỗi kg]. Một số vật liệu mô đun cao và siêu cao này được phân loại là vật liệu chiến lược và điều đó có nghĩa là chúng chỉ có sẵn ở một số quốc gia NATO vì bạn có thể chế tạo vũ khí từ chúng. Chúng tôi sử dụng hầu hết tất cả các loại sợi có sẵn, cho dù đó là Toray, Mitsubishi, Hexcel, Cytec. Bạn đặt tên cho nó, chúng tôi đang sử dụng nó.
Cyc: Cách Trek làm mọi việc có gì đặc biệt?
JC: Một trong những điều quan trọng là cách chúng tôi chống lại sai lầm trong quá trình. Bất cứ khi nào bạn đưa một con người vào hỗn hợp đều có khả năng xảy ra sai lầm. Tất cả các sản phẩm của chúng tôi trong năm hoặc sáu năm qua đều đã qua phòng thí nghiệm xác nhận của chúng tôi, đây là một loại nhà máy giả. Chúng tôi cung cấp các chuyên gia tài liệu của mình, những người sẽ cho các nhà điều hành của chúng tôi biết họ sẽ làm gì. Chúng tôi đưa những người vận hành đó vào phòng thí nghiệm xác nhận và đào tạo họ để chúng tôi có một quá trình chuyển đổi liền mạch. Chúng tôi cố gắng phát triển mọi thứ theo cách sẽ chuyển đổi tốt sang sản xuất. Bởi vì khi bạn đưa mọi thứ ra khỏi môi trường phòng thí nghiệm và đưa vào sản xuất luôn có những trục trặc nhỏ - những điều bạn không nghĩ đến.
Cyc: Làm thế nào để bạn đáp ứng nhu cầu thiết kế và nghiên cứu ở Hoa Kỳ trong khi thực hiện rất nhiều sản phẩm của mình ở Viễn Đông?
JC: Điều tôi nghĩ thực sự quan trọng là những gì học được ở đây sẽ được truyền bá cho các đối tác châu Á của chúng tôi. Một trong những điều tôi cảm thấy khiến chúng tôi khác biệt là thực tế là chúng tôi đã tham gia sâu vào lĩnh vực sản xuất. Chúng tôi sản xuất tất cả những chiếc xe đạp Project One cao cấp nhất ở Wisconsin và chúng tôi biết rằng nhà máy rất tốn kém, nhưng nếu chúng tôi không làm ở đây, chúng tôi sẽ mất kết nối trực tiếp với việc xây dựng sản phẩm. Chúng tôi có thể thiết kế một khung đẹp và giao nó cho ai đó nhưng chúng tôi không biết liệu những gì chúng tôi đã thiết kế có thể xây dựng được không và liệu nó có thể xây dựng theo cách tốt, độc đáo hay không.
Cyc: Bản chất composite của khung sợi carbon ảnh hưởng như thế nào đến thiết kế khung?
JC: Có một loại lý thuyết ‘nhôm đen’ trong đó các nhà thiết kế coi carbon như thể nó là một kim loại đẳng hướng thông thường. Vì vậy, một số FEA [Phân tích phần tử hữu hạn] được sử dụng trong thiết kế xe đạp được thực hiện bằng cách nhập nhôm làm vật liệu và thiết kế các ống hoàn toàn dựa trên ảnh hưởng của độ dày thành nhất định. Đó không phải là FEA tổng hợp thực sự. Điều đó là tốt nếu bạn có được một sản phẩm được chấp nhận, nhưng nếu chúng ta muốn đánh giá loại hiệu suất đi xe mà chúng ta đang theo đuổi hàng đầu, chúng ta cần phải làm mọi thứ đúng cách. Trong thiết kế của chúng tôi, bạn có thể thấy số lượng lớp và vị trí chúng tôi đã đặt chúng, và tất cả những điều đó đều được thúc đẩy bởi phân tích của chúng tôi.
Cyc: Xu hướng cải thiện khí động học đã ảnh hưởng đến cách bạn tiếp cận thiết kế như thế nào?
JC: Khí động học đã thực sự gây ra một tình huống khó xử cho chúng tôi. Hình dạng ống khí có xu hướng yêu cầu diện tích bề mặt lớn hơn và bất cứ khi nào bạn thêm nhiều diện tích bề mặt hơn vào bất kỳ bộ phận nào thì sẽ có nhiều trọng lượng hơn, phải không? Ngoài ra, có thể là quá khắc nghiệt đối với người lái vì đoạn đường này quá cao hoặc quá hẹp khiến xe đạp đổ hết chỗ [do uốn cong bên]. Đó là lúc mà phân tích của chúng tôi thực sự phát huy tác dụng. Trước hết, chúng tôi phân tích hình dạng từ quan điểm khí động học, và sau đó khi chúng tôi biết rằng chúng tôi có một hình dạng khí động học nhất định, thì chúng tôi bắt đầu gắn nó vào FEA. Nếu hai người đó không chơi cùng nhau thì chúng ta phải thêm vật liệu để đáp ứng tính khí động học, nhưng sau đó chiếc xe đạp sẽ quá nặng - điều đó sẽ không thể chấp nhận được. Vì vậy, chúng tôi không ngừng hội tụ giải pháp tốt nhất.
Cyc: Xe đạp sợi carbon là một nửa sợi carbon và một nửa nhựa. Nhựa quan trọng như thế nào?
JC: Rất. Chúng tôi không nói nhiều về nó, nhưng chúng tôi không ngừng làm việc với các loại nhựa khác nhau. Đó là một vật liệu tổng hợp - sợi carbon thực hiện công việc và nhựa epoxy giữ các sợi ở vị trí. Vì vậy, nếu nhựa không thực hiện công việc giữ các sợi ở vị trí, bạn sẽ không nhận được bất kỳ hiệu suất thực sự nào từ các sợi. Chúng tôi đã hình thành mối quan hệ bền chặt hơn với [nhà sản xuất sợi carbon] Hexcel vì nó có nhiều loại nhựa có các đặc tính độc đáo và đặc biệt. Vấn đề là nó làm phức tạp thêm một khái niệm vốn đã phức tạp. Có rất nhiều biệt ngữ nổi xung quanh - đó là T700 hay T800 hay IM7 hay IM8, mô đun, sức mạnh và độ dài là gì? Nó đủ khó hiểu nếu không đi sâu vào nhựa.
Cyc: Carbon đôi khi bị mang tiếng xấu là có tuổi thọ hạn chế. Điều này có đúng không?
JC: Mọi người có vẻ lo lắng về sợi carbon vì nó là một ẩn số. Mọi người đã lớn lên với thép và nhôm. Mọi vật chất đều có một cuộc sống mệt mỏi. Lấy một chiếc kẹp giấy bằng thép và uốn cong nó hàng trăm lần nó có thể sẽ bị gãy. Làm tương tự với nhôm, và nó có thể sẽ gãy trong một nửa thời gian vì nhôm không chịu mỏi tốt như thép. Composites, nói chung, có một cuộc sống mệt mỏi vô hạn. Nhưng điều đó phụ thuộc vào việc sử dụng sợi carbon, việc sử dụng nhựa và nó được xử lý tốt như thế nào. Nói cách khác, có nhiều khoảng trống trong laminate không? Bởi vì khoảng trống sẽ giết chết một composite rất nhanh chóng. Đó là điều phổ biến những năm trước, nhưng không còn nữa. Đây, một lần nữa, là nơi kiểm soát hoàn toàn vật liệu, quy trình và kỹ thuật đóng một vai trò quan trọng. Nếu bạn kiểm soát được tất cả những điều đó, chúng tôi chắc chắn có thể nói rằng một chiếc xe đạp bạn mua hôm nay, bạn có thể đi suốt đời và nó sẽ không xuống cấp trong suốt thời gian đó.
Cyc: Bạn đang săn lùng những vật liệu mới và đặc biệt?
JC: Chúng tôi luôn tìm kiếm các dạng vật liệu mới. Graphene là một trong số đó, nhưng nó vẫn đang được phát triển. Có những nhà sản xuất tiểu cầu nano graphene, vì vậy bạn có thể mua được nhưng nó rất đắt. Điều quan trọng nhất đối với chúng tôi là trừ khi chúng tôi có thể thấy lợi ích từ tổng hợp, chúng tôi sẽ không hoàn toàn bị bán. Nếu chúng ta có thể tìm ra cách nào đó để lấy graphene hoặc ống nano sợi carbon để tạo ra những sợi dây dài như chúng ta làm cho sợi carbon hiện tại, ôi trời ơi, độ cứng, độ bền và trọng lượng sẽ thật không thể tin được.
Trek.com
