Dengan pengetahuan mendalam tentang serat karbon, insinyur komposit senior Trek telah memainkan peran besar dalam membuat sepeda seperti sekarang ini
Cyclist: Bagaimana Anda memulai Trek?
Jim Colegrove: Pada tahun 1990 Trek ingin membangun suku cadang komposit di rumah setelah awal yang buruk menggunakan perusahaan terpisah untuk membangun 5000 rangka. Itu adalah hasil yang dibuat-dalam-satu bagian pada tahun 1988 dan 1989. Kegagalan yang mengerikan – kami mendapatkan hampir semuanya kembali. Orang-orang penting menyadari serat karbon adalah masa depan, dan saya dipekerjakan untuk membantu membawa manufaktur ke fasilitas ini. Saya berasal dari firma teknik kecil di S alt Lake City yang bekerja dengan klien luar angkasa – Boeing, Lockheed, Northrop, perusahaan semacam itu. Jackson Street adalah tempat Trek dimulai, yang merupakan gudang merah di pusat kota Waterloo [Wisconsin]. Trek mulai mematri rangka di sana pada tahun 1976. Sekarang tempat ini memiliki fasilitas mesin perkakas CNC untuk memotong semua cetakan yang kami gunakan untuk membuat bagian kami.
Cyc: Apakah industri kedirgantaraan dan militer menggunakan karbon berkualitas jauh lebih tinggi daripada yang digunakan pada sepeda?
JC: Bahan yang digunakan industri kedirgantaraan dan pertahanan hampir identik dengan bahan yang digunakan industri rekreasi. Yang umumnya kurang adalah sertifikasi dan juga verifikasi manufaktur. Kami menggunakan banyak serat yang berbeda, beberapa di antaranya sama dengan yang digunakan untuk keperluan militer dan kedirgantaraan kelas atas. M60J, misalnya, adalah serat Toray modulus ultra tinggi. Terakhir kali saya melihat, harganya sekitar $900 per pon [sekitar £1, 270 per kilo]. Beberapa bahan modulus tinggi dan ultra-tinggi ini diklasifikasikan sebagai bahan strategis, dan itu berarti bahan tersebut hanya tersedia di negara-negara NATO tertentu karena Anda dapat membuat senjata dari bahan tersebut. Kami menggunakan hampir semua serat di luar sana, baik itu Toray, Mitsubishi, Hexcel, Cytec. Sebut saja, kami menggunakannya.
Cyc: Apa yang istimewa dari cara Trek melakukan sesuatu?
JC: Salah satu kuncinya adalah bagaimana kita membuktikan kesalahan prosesnya. Setiap kali Anda memasukkan manusia ke dalam campuran, ada kemungkinan kesalahan. Semua produk kami selama lima atau enam tahun terakhir telah melalui lab validasi kami, yang merupakan semacam pabrik tiruan. Kami membawa spesialis dokumentasi kami yang memberi tahu operator kami apa yang akan mereka lakukan. Kami membawa operator tersebut ke lab validasi dan melatih mereka sehingga kami memiliki transisi yang mulus. Kami mencoba mengembangkan hal-hal dengan cara yang akan bertransisi dengan baik ke dalam produksi. Karena ketika Anda mengeluarkan sesuatu dari lingkungan lab dan masuk ke produksi, selalu ada gangguan kecil – hal-hal yang tidak Anda pikirkan.
Cyc: Bagaimana Anda menyesuaikan tuntutan desain dan penelitian di Amerika Serikat sambil melakukan banyak produksi Anda di Timur Jauh?
JC: Apa yang menurut saya sangat penting adalah bahwa apa yang dipelajari di sini disebarkan ke mitra Asia kami. Salah satu hal yang saya rasa membedakan kami adalah kenyataan bahwa kami sangat terikat dalam manufaktur. Kami membangun semua sepeda Project One kelas atas di Wisconsin, dan kami tahu pabriknya mahal, tetapi jika kami tidak melakukannya di sini, kami kehilangan koneksi langsung untuk membangun produk. Kami dapat merancang bingkai yang indah dan mengirimkannya kepada seseorang, tetapi kami tidak tahu apakah yang kami rancang dapat dibangun dan apakah dapat dibangun dengan cara yang baik dan unik.
Cyc: Bagaimana sifat komposit serat karbon memengaruhi desain rangka?
JC: Ada semacam teori 'aluminium hitam' di mana para desainer memperlakukan karbon seolah-olah itu adalah logam isotropik biasa. Jadi, beberapa FEA [Analisis Elemen Hingga] yang digunakan dalam desain sepeda dilakukan dengan memasukkan aluminium sebagai bahan dan merancang tabung murni pada efek ketebalan dinding tertentu. Itu bukan FEA komposit yang sebenarnya. Itu bagus untuk mendapatkan produk yang dapat diterima, tetapi jika kita ingin mengetahui jenis performa berkendara yang kita kejar di puncak, kita perlu melakukan sesuatu dengan benar. Dalam desain kami, Anda dapat melihat jumlah lapisan dan di mana kami menempatkannya, dan semua itu didorong oleh analisis kami.
Cyc: Bagaimana tren peningkatan aerodinamika memengaruhi cara Anda mendekati desain?
JC: Aerodinamika benar-benar membuat kami dilema. Bentuk tabung aero cenderung membutuhkan area permukaan yang lebih besar, dan setiap kali Anda menambahkan lebih banyak area permukaan ke bagian mana pun, ada lebih banyak bobot, bukan? Juga, baik itu sangat keras pada pengendara karena bagiannya yang tinggi, atau sangat sempit sehingga motornya ada di mana-mana [karena kelenturan lateral]. Di situlah analisis kami benar-benar berperan. Pertama-tama kami menganalisis bentuk dari sudut pandang aerodinamis, dan kemudian setelah kami tahu bahwa kami memiliki bentuk aerodinamis tertentu, maka kami mulai memasukkannya ke FEA. Jika keduanya tidak akan bermain bersama maka kami harus menambahkan material untuk memenuhi aerodinamis, tetapi kemudian motornya akan terlalu berat – itu tidak akan dapat diterima. Jadi kami terus-menerus bertemu pada solusi terbaik.
Cyc: Sepeda serat karbon adalah setengah serat karbon dan setengah resin. Seberapa pentingkah resin itu?
JC: Sangat. Kami tidak banyak membicarakannya, tetapi kami terus bekerja dengan resin yang berbeda. Ini adalah bahan komposit – serat karbon berfungsi dan resin epoksi menahan serat pada posisinya. Jadi jika resin tidak melakukan tugasnya menahan serat pada posisinya, Anda tidak akan mendapatkan kinerja nyata dari serat. Kami menjalin hubungan yang lebih kuat dengan [produsen serat karbon] Hexcel karena memiliki berbagai macam resin yang memiliki sifat unik dan khusus. Masalahnya adalah semakin memperumit konsep yang sudah rumit. Ada begitu banyak jargon yang beredar – apakah itu T700 atau T800 atau IM7 atau IM8, apa modulus, kekuatan dan perpanjangannya? Ini cukup membingungkan tanpa masuk ke resin.
Cyc: Karbon terkadang memiliki reputasi buruk karena memiliki umur yang terbatas. Apakah ini benar?
JC: Orang-orang tampaknya khawatir tentang serat karbon karena itu tidak diketahui. Orang-orang telah tumbuh dengan baja dan aluminium. Setiap bahan memiliki umur kelelahan. Ambil penjepit kertas baja dan tekuk seratus kali mungkin akan pecah. Lakukan hal yang sama dengan aluminium, dan mungkin akan pecah setengahnya karena aluminium tidak sebaik baja dalam kelelahan. Komposit, secara umum, memiliki umur kelelahan yang tak terbatas. Tapi itu tergantung pada penggunaan serat karbon, penggunaan resin dan seberapa baik diproses. Dengan kata lain, apakah ada banyak rongga di dalam laminasi? Karena void akan membunuh komposit dengan sangat cepat. Itu biasa terjadi bertahun-tahun yang lalu, tetapi tidak lagi. Sekali lagi, di sinilah kontrol penuh atas material, proses, dan rekayasa memainkan peran penting. Jika Anda mengendalikan semua itu, kami dapat dengan pasti mengatakan bahwa sepeda yang Anda beli hari ini, Anda dapat kendarai seumur hidup Anda, dan sepeda itu tidak akan rusak selama masa pakai itu.
Cyc: Apakah Anda sedang mencari materi baru dan luar biasa?
JC: Kami selalu mencari bentuk materi baru. Graphene adalah salah satunya, tetapi masih dikembangkan. Ada produsen trombosit nano-grafena, jadi Anda sudah bisa mendapatkannya, tapi harganya sangat mahal. Hal terbesar bagi kami adalah bahwa kecuali kami dapat melihat manfaat dalam komposit, kami tidak sepenuhnya terjual. Jika kita bisa menemukan cara untuk mendapatkan graphene atau nanotube serat karbon untuk membuat string panjang seperti yang kita miliki untuk serat karbon saat ini, ya ampun, kekakuan, kekuatan, beratnya akan luar biasa.
Trek.com
