Carbon - Το υλικό που άλλαξε την ποδηλατική βιομηχανία

Το να κατασκευάσεις ένα carbon πλαίσιο, είναι σαν να κατασκευάζεις ένα πιάνο. Πολλοί μπορούν να το καταφέρουν, λίγα όμως θα ηχούν σαν ένα Steinway...

Από τον Δημήτρη Κολομβάτσο

Η εποχή που το carbon χρησιμοποιούνταν μόνο σε αγωνιστικά πλαίσια και περιφερειακά, τα οποία κοσμούσαν τις πανάκριβες βιτρίνες των ποδηλατικών καταστημάτων, ανήκει στο παρελθόν.

Πλέον, το κόστος του υλικού έχει μειωθεί με αποτέλεσμα οι ποδηλατικές εταιρείες να το χρησιμοποιούν για να κατασκευάσουν σχεδόν τα πάντα, από πλαίσια μέχρι πετάλια!

Παρά το γεγονός αυτό, η ποσότητα carbon που καταναλώνεται από την ποδηλατική βιομηχανία αποτελεί μια σταγόνα στον ωκεανό για τις εταιρείες που το παράγουν. Η μεγαλύτερη παραγωγή carbon γίνεται στην Ιαπωνία. Η μεγαλύτερη ποσότητα του υλικού που παράγεται, προορίζεται για χρήση από την αεροδιαστημική βιομηχανία. Τα ποσά που ξοδεύονται από τις αεροδιαστημικές εταιρείες για την εξέλιξη των υλικών, ανέρχονται σε αστρονομικά νούμερα. Το γεγονός αυτό έχει θετικό αντίκτυπο για την ποδηλατική βιομηχανία, γιατί εξοικονομεί με αυτόν τον τρόπο ένα τεράστιο ποσό χρημάτων, το οποίο υπό άλλες συνθήκες θα ήταν αναγκασμένη να ξοδέψει η ίδια για την εξέλιξή του. Κάθε χρόνο, ακούμε από διάφορες ποδηλατικές εταιρείες για κάποιο καινούργιο και εξελιγμένο υλικό carbon το οποίο είναι πιο άκαμπτο, πιο ελαφρύ, πιο ανθεκτικό κλπ… Πόσοι τύποι carbon υπάρχουν άραγε; Οι διαφορές μεταξύ τους είναι πράγματι τόσο μεγάλες ή μήπως οι εταιρείες υπερβάλουν λίγο για λόγους marketing; 

Ένα ερώτημα που θα πρέπει αρχικά να απαντηθεί είναι το πώς ακριβώς διαφοροποιείται ο κάθε τύπος carbon. Το υλικό carbon fiber υπολογίζεται με βάση την ανθεκτικότητά του (tensile strength), την ποσότητα δύναμης που απαιτείται για να σπάσουν οι ίνες του και την ακαμψία του (tensile modulus). Όσο μεγαλύτερη είναι η ανθεκτικότητά του (tensile strength) ή η ακαμψία του (tensile modulus), τόσο μεγαλύτερο είναι και το κόστος του. Όσο όμως μεγαλώνει η ανθεκτικότητα του (tensile strength), τόσο μειώνεται η ακαμψία του (tensile modulus) και αντίστροφα. Η ακαμψία (tensile modulus) του carbon υπολογίζεται σε MSI (million pounds per square inch). Όσο αυξάνεται η ακαμψία του (tensile modulus) γίνεται και πιο εύθραυστο. Στα περισσότερα υλικά carbon που κυκλοφορούν στην αγορά και χρησιμοποιούνται από τις ποδηλατικές εταιρείες για την κατασκευή πλαισίων και άλλων εξαρτημάτων, η ακαμψία τους (tensile modulus) ανέρχεται στα 33 ΜSI και στα 42 MSI (Intermediate Modulus ή IM). Πολλές φορές ακούμε από διάφορες εταιρείες, για λόγους marketing, σχετικά με πλαίσια κατασκευασμένα από carbon πολύ υψηλής ακαμψίας (Ηigh-Μodulus ή ΗΜ). Σε ένα πραγματικά «High-Modulus» υλικό, η ακαμψία του (tensile modulus) κυμαίνεται από 55ΜSI και πάνω. Θα πρέπει λοιπόν να γίνει ξεκάθαρο πώς το υλικό «High-Modulus» επειδή είναι πολύ ακριβό και εύθραυστο, εφαρμόζεται σε πολύ μικρές ποσότητες και σε στρατηγικά σημεία. 

Ένα ακόμη ερώτημα όμως που θα πρέπει και αυτό με τη σειρά του να απαντηθεί, είναι η διαφορά ανάμεσα σε «unidirectional» (UD) και «multidirectional» carbon fibre. Στο «multidirectional» carbon oι ίνες «υφαίνονται» σταυρωτά και ανάλογα με το μέγεθός τους κατηγοριοποιούνται σε 1Κ, 3Κ, 6Κ, 12Κ, 24Κ και 50Κ. Το πιο συνηθισμένο μέγεθος είναι το 3Κ. Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος των ινών, τόσο ακριβότερο είναι το υλικό, λόγο της πολυπλοκότερης διαδικασίας που απαιτείται για την κατασκευή του. Εδώ θα πρέπει να αναφέρουμε ότι το μέγεθος των ινών δεν παίζει κανένα ρόλο στην ποιότητα του υλικού. Συγκριτικά με το «unidirectional» carbon, το «multidirectional» έχει αποδειχθεί ότι είναι πιο ανθεκτικό στην κρούση. Οι περισσότερες όμως εταιρείες κατασκευής high-end πλαισίων και περιφερειακών εξαρτημάτων, προτιμούν το unidirectional carbon. Το unidirectional carbon παράγεται σε φύλλα διαφορετικού πάχους, το οποίο ορίζεται από έναν αριθμό GSM (grams per square meter), με τις ίνες του να παραμένουν ίσιες. Τις περισσότερες φορές το unidirectional carbon που χρησιμοποιούν οι εταιρείες είναι «pre-preg», δηλαδή εμποτισμένο εξαρχής με ρητίνη. Ανάλογα με την ποιότητα της ρητίνης διαμορφώνονται και τα χαρακτηριστικά του carbon. Για παράδειγμα η ρητίνη nano, η οποία εφαρμόστηκε για πρώτη φορά από την αμερικανική εταιρεία Easton, κάνει το carbon πιο ανθεκτικό στην κρούση, αυξάνοντας τη συνοχή των ινών του. To carbon σαν υλικό γενικά, είναι άκαμπτο μόνο όταν φορτίζεται κατά μήκος του άξονα του. Αφού λοιπόν στο unidirectional carbon οι ίνες παραμένουν ίσιες, δίνεται η δυνατότητα στους μηχανικούς να το χρησιμοποιήσουν σε κομμάτια και μελετώντας και αναλύοντας με την βοήθεια της τελευταίας λέξης της τεχνολογίας (FEA-CAD) την φορά που ασκούνται οι πιέσεις στο πλαίσιο (και στα περιφερειακά εξαρτήματα) κατά την οδήγηση, να τοποθετήσουν το κάθε κομμάτι carbon ανάλογα, έτσι ώστε να φορτίζεται κατά μήκος του άξονά του, αυξάνοντας με αυτόν τον τρόπο την ακαμψία. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα της καναδικής εταιρείας Cervelo, η οποία χρησιμοποιεί στην κατασκευή του πλαισίου RCa, τετρακόσια διαφορετικά κομμάτια UD carbon!

Από τα παραπάνω γίνεται αντιληπτό πως δεν υπάρχει ένας μόνο τύπος carbon που να συνδυάζει ιδανικά την ανθεκτικότητα, την ακαμψία και την απορροφητικότητα. Kάθε τύπος έχει τις δικές του ξεχωριστές ιδιότητες. Αυτό που κάνει ξεχωριστή μία carbon κατασκευή - καθορίζοντας παράλληλα το συνολικό της βάρος και κόστος - είναι κυρίως η μελέτη για το ποιος τύπος carbon, σε πόση ποσότητα και με ποια κατεύθυνση και τεχνική θα χρησιμοποιηθεί από τους μηχανικούς της κάθε εταιρείας. Όπως πολύ εύστοχα λένε και οι Αμερικανοί: «το να κατασκευάσει κάποιος ένα carbon πλαίσιο, είναι σαν να κατασκευάζει ένα πιάνο. Πολλοί μπορούν να το καταφέρουν, λίγα όμως θα αποδίδουν και θα ηχούν σαν ένα Steinway.»

Πηγή: MBike.gr