Vooruitgang in Composiet Fiets Technologie: Deel 2 – Verbetering Frame en Rim Duurzaamheid

Mijn vorige blog, over HIA Velo fietsen, betrof het gebruik van hoog moleculair polypropyleen (HMWPP) gecombineerd met koolstofvezel voor duurzamere fietsframes. Maar er is meer te vertellen over dit onderwerp: fiets ritten (wielen) die koolstofvezel en HMWPP combineren voor grotere zwaarte. Ik had onlangs de gelegenheid te spreken met Ray Scruggs, de oprichter, eigenaar en productontwerper van Derby Rims LLC (San Anselmo, CA, VS). Het bedrijf is vernoemd naar Scruggs' bijnaam (derby), die voortkwam uit zijn deelname aan vriendelijke mountainbike bijeenkomsten, of derbys, in de Californiase bergen.

Scruggs begon in 2012 met het ontwerpen en testen van koolstofvezel fietsritten, en verkocht zijn eerste mountainbike ritten, die breder waren dan toen beschikbaar, in 2013. Zei Scruggs: „Mijn koolstofvezel rim-ontwerpen hadden veel verbeterde dikke, duurzamere bovenste rimwanden en bandbeveiliging ten opzichte van bestaande koolstofritten.” Hij voegt toe dat gevorderde fietser de voordelen van verbeteringen in breedte, duurzaamheid en veiligheid erkenden. Scruggs reinvesteerde alle opbrengsten van rimverkoop terug in het bedrijf, terwijl hij zijn dagjob voortzette met testen en ontwikkelen van bedrijfssoftware. Hij legt uit dat hij octrooiaanvragen indiende voor nieuwe ontwerpen ter zelfbescherming, maar voegt toe: „Mijn ontwerpen werden onmiddellijk nauwkeurig gekopieerd door bijna elk koolstofvezel rim-merken.”

Scruggs' wielontwerpen werden gefabriceerd door een Chinees bedrijf met expertise in koolstofcomposieten en fietsen. Hij zegt hij was „verbazingwekkend” toen hij de prestaties van de eerste ritten evalueerde. Die confidentiële fabrikant gebruikt staalvormen, legt unidirectionele koolstofvezel in de vormen, en gebruikt een blaas voor consolidatiedruk voor het holle rim-interieur. Na uitharding en afkoeling van de vorm, worden de ritten gedemold, ontvlamd, geschuurd, geboord (voor spaken), en afgewonden (soms met verf), zegt Scruggs: „De Derby Rims fabriek heeft 24 kwaliteitscontrole aftekeningen tijdens productie van elke rim voordat ze wordt verzonden.”

Scruggs zegt dat er waarschijnlijk geen groter beoogd impactgebruik van koolstofvezel is dan een mountainbike rim. Ze worden blootgesteld aan frequente en onregelmatige buiging door stenen en boomwortels langs paden, en meerdere zware zwaartekrachten (G-krachten) tijdens compressie wanneer de wielen obstakels raken en plotselinge afstortingen of spronglandingen onderhandelen, waar een fietser's volledige lichaamsgewicht vaak zwaar op de fietszadel slamt en de vering volledig indrukt. Na de introductie van de Derby Rims producten, verspreidde het woord zich snel onder fietser en mountainbike racers over hun kwaliteit en prestaties. De eerste Derby koolstofvezel ritten waren 34 mm (binnenbreedte) en 40 mm (buitenbreedte), 31 mm in diepte (boven naar beneden), en ze hadden een wanddikte van 3mm, wat de weerstand tegen scherpe slagen op rotsachtige paden en de weerstand tegen excessive rimbuiging sterk verbeterde, vergeleken met aluminiumritten en andere composietritten. Inderdaad, Derby Rims waren onmiddellijk 3 tot 5 keer duurzamer dan elke andere koolstofvezel mountainbike rim beschikbaar in 2013. Dat gezegd hebbende, zegt Scruggs dat koolstofvezel ritten delaminatie en microbarsting kunnen ervaren tijdens echt harde slagen, in het bovenste rimwandgebied (waar de band aan de rim bevestigd is).

„Ik was op zoek naar verdere verbeteringen in duurzaamheid en ik liep de heren van Oxeon (Boras, Zweden) tegen, die me uitnodigden voor CAMX in 2016 in Anaheim. Dus ik ging naar de beurs, en ze stelden me voor aan Jen Hanna van Innegra Technologies [Greenville, SC, VS].” Hanna verwies Scruggs naar Innegra's Russ Emanis, die diverse monsters van Innegra stoffen en hybride koolstof-Innegra vezelmaterialen aanbood, alsook multi-laag legvoorstellen die Innegra voor een mountainbike rim-ontwerp omvatten.

Na experimenten met Innegra op diverse locaties in de rim, pastte Scruggs de leggen aan voor elk wielmodel en type. „De eerste gecalibreerde machine belasting buigtesten van testritten uitgevoerd in late 2017, van de Innegra S/koolstof ‚hybride', toonde verbeterde rim buigtolerantie belasting getallen, vergeleken met de normale productie met 100% koolstofvezel UD leg ritten met hetzelfde gewicht en aantal lagen,” zegt Scruggs. Die resultaten gaven hem het vertrouwen om in een paar meer testritten en echte wielen te investeren voor expert mountainbike fietser testen.

In het voorjaar van 2018 werden testritten met Innegra aan twee Expert en Pro categorie downhill racers gegeven voor real-world extreme gebruik rit testen. De testrijders ervoeren geen rim falen tijdens bijna 12 maanden van frequente race training gebruik. Zei Scruggs: „De Innegra hybride testritten die aan mijn testrijders zijn gegeven, hebben een significant lichtere rim leg vergeleken met de 100% koolstofvezel ‚Downhill' model Derby ritten waar ze normaal op racen. De racers en ik verwachtten dat de veel lichtere Innegra hybride leg ritten heel snel zouden falen. Maar de Innegra hybride testritten zijn nog steeds frequent gebruikt voor training ritten voor meer dan 2000 mijl, en hebben sommige extreem harde gebruik uitgehouden inclusief landen van 25-voet sprongen en downhill race obstakels bij zeer hoge snelheden over rotsachtig terrein.”

Scruggs zegt dat hij van plan is dit najaar verder te testen in een goed gevestigd duurzaamheidstestlab in Los Angeles, uitgerust met dynamische rolmachines die tot 6 wielen tegelijk kunnen testen met grote hobbel op de rollen en met zwaar gewicht geladen op de testwielassen. Twee Innegra hybride testwielen en twee baseline productiewielen zullen getest worden tot falen. „Na deze test zal ik het vertrouwen hebben om in Innegra hybride ritten voor productie te investeren.”

Bezoek Scruggs' Derby Rims website hier: https://www.derbyrims.com/leader-of-rim-design.html.