Những điều bạn chưa biết về sợi carbon trong sản xuất xe đạp

Nếu đang phân vân và có ý định lựa chọn cho mình một chiếc xe đạp thể thao có khung bằng vật liệu carbon, thì bạn nên đọc bài viết này để trang bị cho mình một số kiến thức về vật liệu carbon, các chọn cho mình những sản phẩm đúng và chuẩn, tránh những sản phẩm giả, nhái gây ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn của chính bạn.
Nhẹ hơn, cứng hơn, nhanh hơn.

Kể từ sợi carbon được ứng dụng trên thế giới và được sử dụng làm vật liệu sản xuất xe đạp từ hơn hai thập kỷ hoặc lâu hơn trước đây, ngành công nghiệp xe đạp đã tiếp tục phát triển và nghiên cứu , sản xuất ra các mẫu xe đạp từ vật liệu carbon nhẹ hơn, cứng hơn, và ấn tượng hơn với những đặc tính kỹ thuật mà không thể thực hiện với những vật liệu kim loại . Nhưng sản phẩm sợi carbon cũng có những bí mật về công nghệ khác rất nhiều so với vật liệu kim loại truyền thống. Dưới đây là những điều mà có thể bạn chưa biết về vật liệu Carbon.

Không phải tất cả các khung sườn Carbon đều được thực hiện ở Châu Á …

Nó chỉ có vẻ là như vậy, hầu hết các xe đạp khung Carbon đều được sản xuất tại các nhà máy xe đạp ở Đài Loan,và đôi khi là ở Trung Quốc . Nhưng khung sườn xe đạp carbon và những linh kiện khác như vành bánh, cọc yên, gi đông … cũng được sản xuất tại các nhà máy xe đạp ở Pháp ( Peugeot cycles, LOOK, TIME … ) tại Mỹ ( Treck,Zipp…) nhà máy tại Ý ( Bianchi… ). Mặc dù vật liệu carbon luôn được cho là vật liệu của công nghệ cao nhưng hàng không vũ trụ , nhưng hiện nay công nghệ vật liệu này cũng có thể được áp dụng sản xuất tại các nhà máy , cơ sở nhỏ , họ sử dụng các ống carbon và sợi carbon từ các nhà cung cấp như Dedacciai Italia hay Rock West ở Utah… Tại đây họ sản xuất các khung sườn carbon hand made tương tự như các nhà máy sản xuất xe đạp lớn.

… Nhưng carbon nguyên liệu không đến từ châu Á.

Sợi carbon thường được làm từ một chất gọi là polyacrylanitrile (PAN). các chất sơ PAN được nấu ở nhiệt độ rất cao, đốt cháy tất các các vật chất phi carbon để lại một loạt các sợi carbon dài, rất mỏng , Việc xử lý nhiều hơn, độ cứng tăng lên nhiều lần. Đó là một quá trình công nghiệp phức tạp và chỉ có một vài công ty trên toàn thế giới có khả năng sản xuất sợi carbon nguyên liệu. Một thống kêt từ bộ năng lượng Mỹ báo cáo, hơn 90% ngồn cung cấp sợi carbon trên thế giới đến từ chỉ 6 công ty: Toray,Toho Mitsubishi chiếm gần hai phần ba sản lượng sợi carbon toàn cầu,Zoltek,Hexcel,và CYTEC đặt trụ sở tại Mỹ.

Có nhiều hơn một loại sợi carbon.

Sợi carbon có nhiều hình thức khác nhau: sợi thô hoặc sợi tờ full ( carbon UD ) , khối nhỏ, hoặc sợi ngắn , sợi cắt nhỏ được sử dụng trong thân xe đạp… với công nghệ sản xuất xe đạp từ vật liệu full carbon có rất ít công ty có thể sản xuất được khung xe đạp từ vật liệu Carbon UD. Ngoài ra từ vật liệu carbon thô các hãng xe đạp lớn còn phát triển thêm nhiều công nghệ áp dụng trên các sản phẩm xe đạp carbon như Bianchi với công nghệ chống rung Countervail® đây là một công nghệ rất mới với sự hợp tác nghiên cứu giữa Bianchi và NASA , những chiếc xe áp dụng công nghệ này giảm đến 80% sự rung động của khung sườn xe đạp khi đi trên đường.Sợi Carbon chỉ là một nửa câu chuyện.

Chúng ta thường nói xe đạp carbon và nghĩ rằng nó được sản xuất 100% từ sợi carbon nhưng thự sự những chiếc xe đạp khung carbon chúng ta có là ( sợi carbon composite ) carbon không phải và vật liệu duy nhất ở khung. Carbon với độ cứng đáng kinh ngạc nhưng nó rất giòn, dễ bị chia tách và nứt. Để giữ được đặc tính ưu việt của nó , người ta đặt vật liệu carbon giữa 1 lớp keo, hầu hết các hãng xe đều sử dụng công nghệ này để sản xuất khung xe đạp, hình thức này gọi là “pre-preg.” Các lớp keo này có hai nhiệm vụ. Đầu tiên nó gắn chặt các lớp sợi carbon lại với nhau. Thứ hai chất keo đó thường có đặc tính đàn hồi rất quan trọng, nó làm tăng độ bền của vật liệu carbon giúp khung sườn xe không bị biến dạng bởi tác động của ngoại lực .

Hầu hết các hãng sản xuất xe đạp đều không chỉ sử dụng 1 loại vật liệu carbon.

Phần lớn các hãng sản xuất xe đạp đều có nhiều dòng xe đạp khác nhau cho nhiều phân khúc giá bán. Nên không phải tất cả các mẫu xe đạp khung carbon đều được sản xuất từ 1 vật liệu carbon như nhau , mà họ sẽ dùng các vật liệu carbon khác nhau cho từng mẫu xe, xe thấp cấp và trung cấp sẽ được sản xuất từ các loại carbon như carbon 12k, carbon 6k, carbon 3k. Còn những mẫu xe cao cấp sẽ được sản xuất từ carbon UD. Với các loại carbone khác nhau sẽ có những đặc tính về độ bền vật liệu, độ cứng và giá thành khác nhau. Ngoài ra các mẫu xe ở phân khúc khác nhau sẽ được áp dụng những công nghệ khác nhau để nâng cao chất lượng và sự ưu việt của từng xe. Những mẫu xe cao cấp nhất sẽ luôn được áp dụng những vật liệu và công nghệ mới nhất và đương nhiên giá thành sẽ không hề rẻ cho những chiếc xe này.

Carbon chúng là một sự pha trộn.

Một chiếc xe đạp khung carbon tốt là một sản phẩm được sản xuất từ sự pha trộn của các vật liệu khác nhau, mỗi một vật liệu, sợi carbon khác nhau sẽ được sử dụng ở những nơi khác nhau trên 1 khung xe cho một mục đích cụ thể. Chất sơ cao modulus hay sợi kelva đắt tiền sẽ được thêm vào ở những điểm quan trọng trên chiếc xe như downtube (phần dưới khung ), phần nối giữa hai càng sau, Toptube ( phần gióng ngang) chỗ nối cổ phuộc và gióng đứng seattube để gia cố cho khung xe cứng hơn với lực đạp và tăng thêm độ bền, độ chịu lực của chiếc xe. Giúp chiếc xe đạt hiệu xuất và độ bền cao hơn.

Carbon là một vật liệu tuyệt vời cho xe đạp .

Sợi carbon là một chất liệu tuyệt vời cho xe đạp với hai lý do. Đầu tiên nó rất cứng và rất nhẹ hơn hầu hết các vật liệu khác chúng ta biết. Thứ hai , không giống như kim loại , độ cứng của carbon có thể tùy chỉnh được , và độ cứng của nó khi chịu theo lực tác động dọc , nó cứng hơn nhiều lần thép hay hợp kim nhôm tốt nhất.Các kỹ sư thiết kế khung xe đạp trên phần mềm máy tính và đưa các lớp carbon , keo , hình dạng, kích thước và định hướng của các lớp sợi carbon thậm chí khi nằm trong khuôn. Đó là cách để tối ưu hóa sức mạnh, trọng lượng nhẹ và độ cứng , độ ổn định và khí động học , Điều đó làm cho chiếc xe càng ưu việt và đắt tiền hơn . Một chiếc xe được thết kế càng hoàn hảo và chất lượng tốt sẽ đắt tiền hơn những chiếc xe khác cùng sản xuất từ một vật liệu như nhau.

Thẩm mỹ đẹp và có thể thiết kế nhiều cấu trúc hình dạng khác nhau. Sợi carbon thông dụng nhất để sản xuất xe đạp là sợi cắt nhỏ và dệt lại thành tấm giống như dệt vải, vì nó dễ gia công , và khi hoàn thiện sản phẩm nó sẽ hiện những vân rõ ràng của sợ carbon trông rất đẹp và đặc biệt. Có rất nhiều chi tiết hoặc cả những khung xe đạp khi hoàn thiện, nhà sản xuất vẫn giữ nguyên màu sắc nguyên bản của carbon mà không cần sơn lên sản phẩm.

Tất cả các khung carbon đều được làm bằng tay .

Các khung sườn xe đạp có mối hàn hoặc ống nối thường gắn liền với khung thép hoặc titan , nhưng mỗi khung những chiếc khung carbon , bánh xe carbon hay các chi tiết khách như gi đông , yên, phanh hay những phần khác được thực hiện với tấm sợi carbon đòi hỏi phải làm bằng tay vào công việc chuyên sâu hơn cho những chiếc khung phức tạp hay các chi tiết nhỏ đều phải làm bằng tay kể các các nhà sản xuất xe đạp lớn như Bianchi, LOOK, Time, Trek…

Các chi tiết lớp carbon thường được cắt từ một tấm carbon lớn bằng máy cắt tự động và đưa vào những khuôn nhỏ nhưng quá trình này vẫn chưa làm được tự động bằng máy móc trong công đoạn sắp xếp các lớp carbon, phủ keo và đưa vào khuôn.Ngay cả quá trình hoàn thiện sản phẩm và đưa ra khỏi khuôn , vẫn được các kỹ thuật thực hiện bằng tay, cắt bỏ phần thùa và kiểm tra các nếp nhăn của lớp carbon. Nếu các chi tiết carbon có lớp nhăn hoặc một lỗi nhỏ , nó có thể làm hỏng cả chiếc xe.

Khung sườn, chi tiết carbon hỏng có thể sửa chữa.

Khung carbon bị nứt vỡ là phải bỏ đi,đó là một quan niệm sai lầm. Giống như khung thép, nhôm hay titan , khung carbon cũng có thể sửa khi bị nứt gãy. Nhưng khác với các vật liệu kim loại , khung carbon sẽ có những kỹ thuật sửa chữa hoàn toàn khác. Đầu tiên phần bị nứt vỡ sẽ được cắt bỏ, sau đó lấy giấy nhám đánh sạch lại , bôi keo lên và gia cố thêm một ống carbon cứng vào trong , sau đó dán đều keo và các lớp carbon lên . khi đã lấp đầy và tạo hình dạng cũ , chi tiết sửa lại sẽ được bọc kín và giữ đến khi khô và cứng lại. Sau đó phủ lên một lớp sơn phù hợp. Nếu một người có tay nghề và kỹ thuật tốt , bạn có thể không còn nhận thấy chiếc xe carbon đã được sửa chữa lại. Nhưng nếu bạn không có đủ dụng cụ và kỹ thuật , bạn nên đến những nơi uy tín với những chuyên gia giỏi để đảm bảo độ an toàn khi sử dụng.

Cẩn thận với xe đạp carbon nhái.

Sự nổi nên của vật liệu carbon với các vật liệu kim loại đã tạo nên một xu hướng sử dụng và chơi xe đạp mới trên toàn thế giới trong những năm gần đây. Tất cả các giải đua xe đạp lớn trên thế giới như giải vô địc vòng quanh nước Pháp ( Tour de France) giải vòng quanh nước Ý ( Giro d Italia )… với sự góp mặt của hàng trăm hãng xe lớn trên thế giới. Ở đây họ đều mang đến những chiếc xe đạp mới nhất và mạnh nhất được làm từ sợi carbon . Và trong những người chơi xe đạp amater hay những người chỉ sử dụng xe đạp như một môn thể thao rèn luyện sức khỏe. Có rất nhiều người sử dụng xe đạp carbon . Cùng với sự phát triển của thế giới xe đạp , có không ít các mẫu xe đạp của các thương hiệu lớn như Colnago, Pinarello, Trek, Bianchi… những mẫu xe mới nhất , Pro nhất bị làm nhái xuất xứ từ Trung Quốc với giá thành rất rẻ . Tại thị trường Việt Nam năm gần đây xuất hiện rất nhiều các xe đau, xe địa hình carbon giả, nhái kém chất lượng mang thương hiệu lớn như LOOK, Bianchi, Pinarello, Colnago…

Trao đổi với các kỹ thuật viên của Công ty Vélo Chic, nhà nhập khẩu và phân phối một số loại xe đạp chính hãng như Peugeot, Bianchi, Look, Dahon, Gitane… các kỹ thuật viên chỉ ra rằng, với các vật liêụ giả carbon, giá thành rất rẻ, chỉ khoảng vài triệu đến hơn 10 triệu đồng. Nhìn vẻ ngoài trông nó rất giống với những sản phẩm chính hãng, nhưng xuất xứ và phương pháp sản xuất cũng như chất lượng khác nhau hoàn toàn. Những chiếc khung xe giả đó chỉ bắt chước được vẻ bề ngoài được làm từ những vật liệu rẻ tiền, không đảm bảo chất lượng. Và sẽ không thể biết được điều gì sẽ xảy ra nếu người sử dụng đang đạp xe với tốc độ trên 30km/giờ mà nó gặp vấn đề như bị nứt gãy hoặc những lỗi khác. Sẽ không ai đảm bảo được rằng vật liệu đó sẽ nứt, gẫy ở bất cứ thời điểm nào , và điều này thực sự gây mất an toàn cho người sử dụng . Do đó, người chơi xe, nếu chưa thực sự hiểu và có thể lựa chọn kỹ được chiếc xe có khung carbon chuẩn, thì hãy tới các cửa hàng chính hãng để có thể có được những chiếc xe đúng chuẩn, an toàn và chất lượng.

Nếu ngân sách hạn chế bạn nên chọn cho mình những sản phẩm phù hợp được bán bởi các nhà phân phối có uy tín và hàng chính hãng. Chúc bạn có những lựa chọ sáng suốt và những chuyến đạp xe vui vẻ.