Com um profundo conhecimento de fibra de carbono, o engenheiro sênior de compósitos da Trek desempenhou um papel importante para tornar as bicicletas o que elas são hoje
Ciclista: Como você começou na Trek?
Jim Colegrove: Em 1990, a Trek queria construir internamente peças compostas após um início desastroso usando uma empresa separada para construir o quadro 5000. Isso foi feito em uma peça em 1988 e 1989. Falha terrível – nós temos praticamente todos de volta. As pessoas-chave perceberam que a fibra de carbono era o futuro e fui contratado para ajudar a trazer a fabricação para esta instalação. Eu vinha de uma pequena empresa de engenharia em S alt Lake City que trabalhava com clientes aeroespaciais – Boeing, Lockheed, Northrop, esse tipo de empresa. Jackson Street foi onde começou a Trek, que era um celeiro vermelho no centro de Waterloo [Wisconsin]. A Trek começou a brasagem de quadros lá em 1976. Agora ela abriga as instalações de usinagem de ferramentas CNC para cortar todos os moldes que usamos para fazer nossas peças.
Cyc: As indústrias aeroespacial e militar usam carbono de qualidade muito mais alta do que o usado em bicicletas?
JC: O material que as indústrias aeroespacial e de defesa usam é quase idêntico ao material que as indústrias recreativas usam. O que geralmente f alta é a certificação e também a verificação da fabricação. Usamos muitas fibras diferentes, algumas das quais são as mesmas usadas para fins militares e aeroespaciais de ponta. M60J, por exemplo, é uma fibra Toray de módulo ultra alto. A última vez que olhei, era algo ao norte de US $ 900 por libra [aproximadamente £ 1.270 por quilo]. Alguns desses materiais de módulo alto e ultra- alto são classificados como materiais estratégicos, e isso significa que eles estão disponíveis apenas em alguns países da OTAN porque você pode fazer armas com eles. Usamos quase todas as fibras existentes, seja Toray, Mitsubishi, Hexcel, Cytec. Você escolhe, estamos usando.
Cyc: O que há de especial na maneira como a Trek faz as coisas?
JC: Uma das coisas mais importantes é como deixamos o processo à prova de erros. Sempre que você coloca um humano na mistura, há a possibilidade de erros. Todos os nossos produtos nos últimos cinco ou seis anos passaram pelo nosso laboratório de validação, que é uma espécie de fábrica simulada. Trazemos nossos especialistas em documentação que dizem aos nossos operadores o que eles vão fazer. Trazemos esses operadores para o laboratório de validação e os treinamos para que tenhamos uma transição perfeita. Tentamos desenvolver as coisas de uma maneira que faça uma boa transição para a produção. Porque quando você tira as coisas de um ambiente de laboratório e as coloca em produção, sempre há pequenas falhas – coisas nas quais você não pensou.
Cyc: Como você concilia as demandas de design e pesquisa nos Estados Unidos enquanto faz grande parte de sua produção no Extremo Oriente?
JC: O que eu acho realmente importante é que o que aprendemos aqui é propagado para nossos parceiros asiáticos. Uma das coisas que sinto que nos diferencia é o fato de estarmos profundamente enraizados na manufatura. Construímos todas as bicicletas Project One de ponta em Wisconsin e sabemos que a fábrica é cara, mas se não fizermos isso aqui, perdemos essa conexão direta com a construção do produto. Podemos projetar uma bela moldura e enviá-la para alguém, mas não temos ideia se o que projetamos é edificável e se é edificável de uma maneira boa e única.
Cyc: Como a natureza composta da fibra de carbono influencia o design do quadro?
JC: Existe uma espécie de teoria do 'alumínio preto' em que os designers tratam o carbono como se fosse um metal isotrópico regular. Assim, parte da FEA [Análise de Elementos Finitos] usada no projeto de bicicletas é feita inserindo alumínio como material e projetando os tubos puramente no efeito de certa espessura de parede. Isso não é FEA composto verdadeiro. Isso é bom para obter um produto aceitável, mas se quisermos discar o tipo de desempenho de passeio que buscamos no topo, precisamos fazer as coisas corretamente. Em nosso design, você pode ver o número de folhas e onde as colocamos, e tudo isso é impulsionado por nossa análise.
Cyc: Como a tendência de melhorar a aerodinâmica afetou a maneira como você aborda o design?
JC: A aerodinâmica realmente nos causou um dilema. As formas de tubo aero tendem a exigir áreas de superfície maiores e, sempre que você adiciona mais área de superfície a qualquer peça, há mais peso, certo? Além disso, ou é tão duro para o piloto porque é uma seção tão alta, ou é tão estreita que a moto está em todo lugar [por causa da flexão lateral]. É aí que nossa análise realmente entra em jogo. Em primeiro lugar, analisamos a forma do ponto de vista aerodinâmico e, quando sabemos que temos uma determinada forma aerodinâmica, começamos a conectar isso ao FEA. Se esses dois não forem jogar juntos, teremos que adicionar material para atender à aerodinâmica, mas a moto ficará muito pesada - isso não será aceitável. Assim, convergimos constantemente para a melhor solução.
Cyc: As bicicletas de fibra de carbono são metade fibra de carbono e metade resina. Qual a importância da resina?
JC: Muito. Não falamos muito sobre isso, mas estamos constantemente trabalhando com diferentes resinas. É um material compósito – a fibra de carbono faz o trabalho e a resina epóxi mantém as fibras na posição. Portanto, se a resina não estiver fazendo seu trabalho mantendo as fibras na posição, você não obterá nenhum desempenho real das fibras. Formamos um relacionamento mais forte com a [produtora de fibra de carbono] Hexcel porque possui uma ampla gama de resinas que possuem propriedades únicas e especiais. O problema é que complica ainda mais um conceito já complicado. Há tantos jargões por aí - é um T700 ou um T800 ou um IM7 ou um IM8, quais são os módulos, força e alongamento? É confuso o suficiente sem entrar em resinas.
Cyc: O carbono às vezes tem uma má reputação por ter uma vida limitada. Isso é verdade?
JC: As pessoas parecem preocupadas com a fibra de carbono porque é uma incógnita. As pessoas cresceram com aço e alumínio. Cada material tem uma vida de fadiga. Pegue um clipe de papel de aço e dobre-o cem vezes, provavelmente vai quebrar. Faça o mesmo com o alumínio, e ele provavelmente quebrará na metade do tempo porque o alumínio não é tão bom em fadiga quanto o aço. Os compósitos, em geral, têm uma vida de fadiga infinita. Mas isso depende do uso da fibra de carbono, do uso da resina e de quão bem ela foi processada. Em outras palavras, há muitos vazios no laminado? Porque vazios matarão um composto muito rapidamente. Isso era comum anos atrás, mas não mais. Mais uma vez, é aqui que o controle completo de materiais, processos e engenharia desempenham um papel importante. Se você assumir o controle de tudo isso, podemos dizer definitivamente que uma bicicleta que você compra hoje pode andar por toda a vida e não se degradará ao longo dessa vida.
Cyc: Você está em busca de materiais novos e extraordinários?
JC: Estamos sempre procurando novas formas materiais. O grafeno é um deles, mas ainda está sendo desenvolvido. Existem fabricantes de plaquetas de nanografeno, então você já consegue, mas é muito caro. O mais importante para nós é que, a menos que possamos ver benefícios no compósito, não estamos completamente vendidos. Se pudermos descobrir alguma maneira de obter nanotubos de grafeno ou fibra de carbono para criar as cordas longas como temos para a fibra de carbono atual, oh meu Deus, a rigidez, a força, o peso seria inacreditável.
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