Snahou nás i našeho výrobce karbonových rámů (Carbotec Ind. Ltd.) již pro rok 2010 bylo zajistit, aby veškeré naše karbonové rámy byly navrženy tak, že budou dosahovat co nejlepších výsledků v hodnotách výkonu, váhy, pohodlí, ale i vzhledu a rámové profilace. Cílem a úkolem bylo také zaručit stabilní, kvalitní a konzistentní výrobu, která zajistí, že výsledné produkty budou odpovídat původnímu návrhu a očekávání.
K dosažení těchto cílů jsme použili celou řadu nových výrobních a výpočetních technologií, které byly a budou použity při výrobě karbonových rámů modelové kolekce AUTHOR od roku 2010. Jsou to:
- HTR – High Toughness Resin
- EPS – Ethyl Poly Styrene
- TPM – Thermo Plastic Mesh
- FEA – Finite Element Analysis
High Toughness Resin (HTR) – pryskyřice s vysokou tuhostí
Jde o exkluzivní materiál, vyráběný ve spolupráci s jedním z nejvyspělejších výrobců karbonových vláken. Technologie zohledňuje současné požadavky trhu na karbonové rámy a umožňuje vytvořit vysoce kvalitní produkt v požadovaném poměru nízké váhy a vysoké tuhosti a pevnosti.
Díky HTR jsme snížili hmotnost našich silničních rámů o 120 g a nový MTB hard tail rám o 250 g vůči jejich letošním předchůdcům. Implementace této nové vysoce tuhostní pryskyřicové (HTR) složky do našeho karbonového materiálu má následující výhody:
- 10-15% snížení váhy při zachování stejné pevnosti a tuhosti rámu
- až 20% zvýšení odolnosti rámu vůči nárazu
Ethyl Poly Styrene (EPS) – Ethyl polystyrénová šablona
Použití tohoto materiálu, který je termoplastem - polymerem styrénu, uvnitř rámových uzlů dosahujeme stabilnější, kvalitnější a konzistentnější výroby. EPS je do těchto uzlů vkládán jako základ rámu v podobě kopyta - šablony pro jejich následné vyhlazení. Právě tato místa vnitřních vrstev rámových trubek byla zjištěna jako potenciální zdroje 0drobných prasklin a trhlin. Tuto technologii proto také nazýváme „Systém proti vráskám“. Teprve na tato polystyrénová kopyta jsou potom nabalovány další vrstvy karbonového materiálu. Šablony EPS slouží pouze k jednorázovému použití a jsou po zapečení rámu ve formě vyjmuty. Ideální je kombinace EPS s další technologií – TPM.
Výhody EPS technologie:
- snížení napěťových koncentrací ve vnitřních vrstvách rámu
- zajištění stabilnějších rozměrů rámu a hladší vnitřní vrstvy rámových uzlů
- funguje i jako stabilní základ (šablona) vnitřních prostor rámu při nabalování následných vrstev (tzv. layupu)
Thermo Plastic Mesh – (TPM) – termoplastová síť
Jedná se opět o použití materiálu (sítě), který je vyroben z termoplastu a je použit za účelem snížení napěťových koncentrací ve vnitřních vrstvách rámu. Tato technologie byla vyvinuta k ideální aplikaci spolu se systémem EPS. Primární snahou je i zde vyhlazení vnitřních vrstev rámu, coby potenciálního zdroje drobných prasklin a trhlin. Sekundárně potom TPM slouží k propojení nabalovaných dílů rámu a vnitřních vrstev do jednoho celku. Pro zpevnění a vyztužení exponovaných partií rámu jsou navíc hlavová trubka a středová spojka zevnitř zesíleny další vrstvou 3K.
Její schopnosti:
- zamezení samotného vzniku a dalšího postupu prasklin
- zvýšení odolnosti celé struktury rámu vůči prasknutí vytvořením bariéry chránící vnitřní vrstvu
Finite Element Analysis (FEA) – Metoda konečných prvků
Metoda konečných prvků (MKP) je počítačová numerická metoda, sloužící k simulaci průběhů napětí a deformací na vytvořeném fyzikálním modelu. Její princip spočívá v diskretizaci (náhradě) spojitého prostředí do určitého (konečného) počtu prvků, přičemž zjišťované parametry jsou určovány v jednotlivých uzlových bodech, popř. plochách. V našem případě se jedná o nahrazení rámu, coby zatěžovaného modelu, jednotlivými plochami, na které je pro snadnější výpočet rozdělen.
Obrázek: rozdělění hlavové tubky rámu do ploch. MKP je užívána především pro kontrolu již navržených zařízení, nebo pro stanovení kritického (nejnamáhanějšího) místa konstrukce. Ačkoliv jsou principy této metody známy již delší dobu, k jejímu masovému využití došlo teprve s nástupem moderní výpočetní techniky.
