Tư vấn xe đạp thể thao
Tiết lộ quy trình sản xuất khung xe đạp carbon của GIANT
Th12
Qúa trình sản xuất khung carbon của Giant từ lâu đã là một bí mật chặt chẽ nhưng giờ đây đã được vén màn . Các nhà sản xuất ngày càng đổi mới và tìm hướng để sản xuất ra một loại siêu vật liệu có kết cấu bền , tốt hơn để mang lại những chiếc xe với chất lượng tốt nhất .
Hãy cùng đi tìm hiểu thêm về sức hút của carbon cũng như quy trình sản xuất vật liệu này nhé!
1.Carbon siêu vật liệu dành cho công nghệ hiện đại
1.1 Tại sao carbon lại là vật liệu ưa chuộng nhất hiện nay?
Từ lâu nguyên liệu để sản xuất ra những loại khung xe đạp phổ biến thường được làm bằng thép , carbon và chất liệu titan . Mỗi loại khung lại có ưu nhược điểm riêng . Khung thép tuy bền , chống chịu va đập tốt nhưng nặng và dễ bị gỉ sét .
Khung nhôm nhẹ hơn nhưng dễ bị cong vênh hơn loại khung thép . Còn khung titan là loại khung có chất liệu nhẹ nhất nhưng lại có giá thành đắt nhất . Khung carbon có tính chất nhẹ hơn khung nhôm , chống gỉ sét , bền nhưng giá thành rẻ hơn khung titan nên được sử dụng phổ biến để chế tạo nên những chiếc xe đạp thể thao cao cấp .
Như ta đã biết carbon là những siêu vật liệu được tổng hợp từ những dạng sợi carbon có khả năng hấp thụ sốc lớn , đặc biệt khi đi ở địa hình kỹ thuật nó có khả năng giảm chấn rất tốt . Trọng lượng carbon nhẹ chỉ bằng ¼ so với trọng lượng của thép nhưng độ bền thì có thể gấp tới 8, 9 lần thép . Chính vì thế mà carbon được sử dụng chế tạo khung và linh kiện cho những dòng xe đạp đua để giúp chúng có trọng lượng nhẹ , di chuyển nhanh hơn , chắc chắn hơn .
1.2 Sợi carbon được chế tạo như thế nào ?
Xuất phát điểm của sợi carbon được chế tạo từ một loại hoạt chất có tên là polyacrylanitrile (PAN), người ta tạo ra sợi carbon khi xử lý chất PAN này ở nhật độ cao , khi đó những tạp chất có lẫn trong hỗn hợp này đều bị đốt cháy và còn lại carbon nguyên chất .Khi càng tinh luyện thì sợi càng bền và nhẹ hơn . Ứơc lượng để tạo ra một sơi carbon thì phải dùng từ 6.000-12.000 dạng filament tinh luyện bao gồm các lớp có độ dày từ 4-8 micromet dày. Sợi càng được dệt mỏng thì chất lượng càng cao do liên kết các sợi chắc chắn hơn .
Hiện nay , sợi carbon được chia thành tất cả 3 loại đó là sợi dạng thô chưa qua xử lý , sợi tờ dạng vải còn gọi là carbon UD và sợi được xử lý thành các khối nhỏ có dạng sợi ngắn loại này thường được sử dụng làm thân xe .
Một số hãng xe đạp lại sử dụng vật liệu carbon dạng thô kết hợp công nghệ cao chống rung là Countervail®, với công nghệ tiên tiến này thì khung xe sẽ có thể giúp giảm 80% những xung chấn địa hình , giảm thiểu được khả năng ăn mòn.
Để tăng độ bền cho khung do carbon có tính dòn và dễ bị nứt thì hiện nay hầu như khung xe không được làm bằng 100% sợi carbon mà được thêm một số thành phần nhựa giúp cho liên kết carbon được chắc chắn và bền hơn người ta thường gọi là composite .Các liên kết này còn gọi là pre-preg được rất nhiều hãng sử dụng như Giant hay Trek..Do sợi carbon đã được bão hòa với nhựa cho nên độ bền , lực kéo và modun chịu lực cao tạo nên sức kéo cần thiết khó có thể làm sợi bị phá vỡi , tính đàn hồi do sử dụng nhựa được tăng lên đáng kể mà vẫn giữ được đặc tính siêu nhẹ , ít bị biến dạng cho những va đập ngoại lực tác động lên . ). Trong một hỗn hợp thì tỉ lệ keo này chiếm 35% keo , 65% sợi carbon.
Hiện nay , các nhà cung cấp sơi carbon dùng trong công nghiệp sản xuất xe đạp là Toho Tenax, Toray Industrial và Mitsubishi Rayon, tất cả đều có trụ sở tại Nhật Bản. Họ là những nhà cung cấp chính cho sợi cacbon thông thường (dưới 12000 sợi), hoặc thường được gọi là sợi 1k, 3k, 12k và sợi carbon UD. Gần đây, đã có một số loại vải sợi carbon mới được phát triển từ sợi 12k tạo ra băng rộng hơn so với loại tấm dệt ban đầu , có khả năng phủ lên diện tích bề mặt lớn hơn các loại tiêu chuẩn đang được sử dụng .
Riêng xe đạp thể thao chiếm 20% , phụ tùng chiếm 5% lượng tiêu thụ carbon toàn cầu điều này đồng nghĩa với việc ngành công nghiệp xe đạp đang có những bước phát triển lớn .
Tùy vào phân khúc xe là trung cấp hay cao cấp mà được sử dụng loại carbon khác nhau để chế tạo , các loại carbon có thể là 12k , 6k hay carbon UD, dạng khối do vậy mà chất lượng cũng khác và giá thành chênh lệch khác nhau.
Để tạo nên một chiếc xe đạp bằng carbon , đó trước tiên phải kể tới quá trình thiết kế . Trải qua quá trình lên ý tưởng , nghiên cứu , những chiếc xe được ra đời ngay trên máy tính với sự tối ưu về thiết kế , chất liệu và những định hướng cơ bản tạo ra một sản phẩm được tối ưu hóa về mọi mặt như sức mạnh , trong lượng , độ cứng …Cũng chính vì thế mà giá thành những chiếc xe đạp carbon trở nên hoàn hảo hơn , bền lâu hơn và tất nhiên là đẹp hơn những loại xe khác .
Ở những dòng xe đạp đua độ đàn hồi của carbon tạo điều kiện thuận lợi để uốn và tạo hành khung khiến cho xe có khả năng khí đọng học tốt hơn , ngược lại ở những nhóm xe MTB thì carbon gia cố dày giúp cho chiếc xe có thể chịu được những áp lực lớn hơn từ địa hình . Khả năng chống lại oxy hóa từ môi trường tốt giúp vật liệu này khó có thể bị han gỉ, ăn mòn và trở nên bền bỉ theo thời gian . So với những chiếc xe khung thép bị ăn mòn sau 2-3 năm thì khung carbon vẫn luôn bóng bẩy như mới .
2.Quy trình sản xuất khung xe đạp carbon tại Giant
Không hổ danh là ông lớn về xe đạp trên thị trường , hãng xe đạp Giant luôn đi đầu trong việc nghiên cứu và sản xuất những sản phẩm xe đạp chất lượng trên thị trường . Những dòng xe do Giant nghiên cứu và sản xuất luôn được đánh giá cao không chỉ bởi kỹ thuật tốt mà chất lượng cũng được tối ưu nhất. Carbon là vật liệu mà Giant đang nghiên cứu và phát triển cho những sản phẩm chất lượng tốt nhất trong tương lai .
Nhằm mang tới cho những người tiêu dùng sản phẩm tốt nhất , tối ưu nhất thì Giant đã tạo ra một dây chuyền sản xuất công nghệ cao khép kín tuân thủ những kỹ thuật quản lý chặt chẽ . Những sợi carbon trước tiên sẽ được trải qua một quá trình đó là sơ chế để tạo thành những cuộn carbon khác nhau . Trong quá trình chờ được sử dụng thì những sợi này được bảo quản trong nhiệt độ 20 độ C với nhiệt độ ẩm đạt mức tiêu chuẩn . Đặc biệt hơn là những nguyên liệu carbon này có thời hạn sử dụng nhiều nhất là trong vòng 1 tháng , khi hết bạn sử dụng sẽ lập tức bị tiêu hủy ngay .
- Bước 1 : Qúa trình sơ chế carbon
Bước vào quá trình chế tạo , những cuộn carbon được đem đi thực hiện quá trình rã đông trong khoảng thời gian là 8 tiếng sau đó trải qua một quá trình sơ chế đặc biệt bằng cách ngâm trong một loại hóa chất độc quyền công thức của chính Giant . Tiếp theo những sợi carbon này được chính Giant dệt thành từng tấm carbon trong chúng chẳng khác gì những miếng vải .
Tiếp tục sau quá trình sơ chế là quá trình dệt khung. Carbon sau khi được dệt thành vải thì chúng được mang đi cắt thành những miếng vải có những kích thước khác nhau ,những miếng vải nhanh chóng được sắp xếp vào những khuôn tương ứng với các bộ phận của xe đạp . Vì khả năng tương thích giữa những mảnh vải carbon với những khuôn ép là giống nhau cho nên quá trình chế tạo khung đạt tỉ lệ sai xót nhỏ nhất đảm bảo chất lượng khung cũng như hiệu suất cũng như giảm thiểu và giúp tránh lãng phí vật liệu .
- Bước 2: Tạo khung
Thông thường để tạo ra được một chiếc khung carbon phải mất tới 400 mảnh carbon . Ở tại mỗi một vị trí sẽ do một thợ đảm nhận ghép . Các mỗi ghép được thực hiện với nhiều lớp preg tạo ra một cấu trúc liền mạch và đưa vào khuôn để ủ ở nhiệt độ cao t.Tất cả các bộ phận được liên kết với nhau tạo ra một quy trình sản xuất ở dạng khép kín và tuân thủ những quản lý và đánh giá tiêu chuẩn gắt gao . Vì chế tạo khung carbon rất phức tạp , vì nếu như những sợi carbon này bị ghép ở mức độ sai lệch khoảng vài milimet thôi cũng đủ để gây ra những tổn thất nặng nề do khung và đương nhiên chiếc khung đó không đạt tiêu chuẩn .
Một điểm đặc biệt ở nhà máy Giant khi họ lựa chọn thợ lắp ghép khung xe. Những người thợ này đều phải trải qua quy trình học việc và đào tạo trong vòng 3 tháng . Và số công nhân đều là nữ vì Giant đã tinh ý nhận ra rằng , phụ nữ thường tỉ mỉ hơn và tránh được những sai xót có thể xảy ra .
Các miếng carbon dạng pre-pre sẽ được quấn xung quanh một khuôn mẫu dạng EPS thành nhiều lớp chồng chéo ở mức độ khác nhau để tạo ra sức mạnh liên kết và độ cứng cho khung . Do vậy mà để làm nên một chiếc khung xe đạp có thể mất tới hàng trăm mảnh carbon.
Toàn bộ khung được đặt trong một khuôn hình dạng tùy chỉnh. Phương pháp xây dựng monocoque là phương pháp tốt nhất để làm việc với vật liệu composite nhân tạo. Bởi vì sợi cacbon có thể được đặt chính xác như mong muốn, bất kỳ hình dạng và hiệu suất tham số có thể thu được thông qua sự kết hợp của layup và hình dạng của khuôn. Không có các yếu tố bên ngoài (nhu cầu kết thân ống) có ảnh hưởng đến hình dạng và hiệu suất cuối cùng, do đó ngay cả các khung ống có gắn hoặc nối được thiết kế cẩn thận nhất cũng kém hơn về mặt này.
Tuy nhiên, không có khung monocoque đơn khuôn sẵn có trên thị trường thương mại. Có một số hạn chế về hình dạng hoặc hình dạng ống nhỏ như thế nào và vẫn được đúc thành công bằng cách sử dụng quá trình đúc khuôn khép kín, hoặc thậm chí bằng cách sử dụng bọt xốp, bọt rắn, hoặc tròng silic. Điều này là do sự cần thiết phải có vật liệu nén bên trong các hình dạng đang được đúc. Đảm bảo áp suất đầy đủ và thậm chí áp dụng ở các phần nhỏ nhất, tiếp tục sau đó được ép ở nhiệt đệ cao để tạo ra phần khung thô. Các khuôn mẫu sẽ được đặt vào những khuôn thép được làm nóng tới ngưỡng nhiệt là 130 ° C, áp suất bơm lên 12bar và kết thúc quá trình định hình cho những chiếc khung trong các khuôn theo mẫu thiết kế trên máy tính , những khuôn này được tiếp tục chuyển qua quá trình được ủ tê tiếp tục trong khoảng thời gian là 40 phút. Tiếp theo là việc loại bỏ thành công vật liệu nén sau khi nung nóng là rất khó khăn. Mặc dù có thể hình thành monocoque đầy đủ với hình dạng và cấu tạo nhỏ hơn, tỷ lệ lỗi cao và chất lượng kết quả có thể không đầy đủ.
Vì vậy tất cả các khung monocoque trên thị trường thực sự được làm từ nhiều bộ phận. Khung Velocite sử dụng phương pháp monocoque, ví dụ như hình tam giác trước (đầu ống, ống trên cùng, ống xuống và ống ghế) được đúc thành một mảnh mà gắn tam giác phía sau (chỗ ngồi, chỗ xích) bằng phương pháp ống ngoại quan, và sau đó nung ở nhiệt độ cao gắn lại với nhau để tạo ra một hình dạng liên tục.
Có một số phương pháp để đảm bảo rằng các lớp khác nhau được đóng gói chặt chẽ với nhau. Điều này thường được thực hiện bằng cách chèn khí áp suất vào khung, dựng thô, và bơm phồng lên một khi khung được đặt trong khuôn, trước khi nung nhiệt độ cao . Bất lợi của phương pháp không khí thông thường là do áp suất tương đối thấp và sự phức tạp của các hình dạng được đúc, nếp nhăn và khoảng trống nơi không khí bị giữ giữa các lớp là tương đối phổ biến. Điều này làm cho khung suy yếu. Loại bỏ các áp suất hoàn toàn từ bên trong của khung cũng rất khó khăn.
Có một phương pháp độc quyền sử dụng các loại bọt khí đặc biệt được bơm phồng lên một áp suất cao hơn và sử dụng các dạng silicon rắn đặc biệt trong những khu vực trọng điểm để kiểm soát hình dạng hoàn hảo. Phương pháp này gọi là HCT (công nghệ đầm nén cao) tạo ra khung trống tự do và bề mặt trơn hoàn toàn bên trong và bên ngoài khung. Điều này, ví dụ, cũng cho phép chúng ta tránh không có bọt, không có dư lượng, không có sợi rời, không có gợn sóng . Sử dụng phương pháp này rõ ràng là tốn kém hơn nhưng đem lại kết quả tốt hơn nhiều.
Sau khi khung và khuôn đã nguội đủ, khung được lấy ra khỏi khuôn. Việc hoàn thiện ban đầu của khung sẽ loại bỏ các hợp chất phóng thích (ngăn cản các khung từ dính vào khuôn) và bất kỳ nhựa dư thừa chảy vào bề mặt và các đường nối nơi mà một nửa trên và dưới của khuôn mẫu đáp ứng. Bạn có thể quan sát nó như là những đường mờ nhạt trên một khung khi chưa được sơn.
Sau một vài bước hoàn thiện khác, các khung được chuyển đến cửa hàng sơn mà dán decals, sơn và rõ ràng lông được áp dụng.
Một điều ít được bật mý mà những công đoạn chế tạo ra khung đều được thực hiện trong một điều kiện được theo dõi chặt chẽ bởi máy tính , các thông số như áo suất , nhiệt độ , độ ẩm.. đều được theo dõi và sát sao chặt chẽ . Sẽ có những cảnh báo ngay nếu như phát hiện ra môi trường làm việc xảy ra bất cứ vấn đề gì .
- Bước 3: Kiểm định chất lượng
Kết thúc quá trình là giai đoạn kiểm định chất lượng trước khi đưa vào quá trình kế tiếp . Khung được kiểm tra mức độ chịu lực , độ đàn hồi , chống va đập , độ biến dạng …Sau đó những khung nào đạt chất lượng mới được đem đi sơn và dán decal những khung nào không đạt sẽ bị loại bỏ .
Qúa trình sản xuất 1 khung được tiến hành trong vòng 24 giờ và sau đó thường được đem đi lắp ráp thành thành phẩm .
Khẳng định uy thế và chất lượng của mình trên thị trường thì hiện nay Giant cũng đã cố gắng rất nhiều trong việc chuyển giao áp dụng những công nghệ chế tạo tiên tiến , cố gắng hoàn thiện trong rất nhiều công đoạn nhằm đưa tới người dùng những sản phẩm chất lượng nhất .
Tổng kết
Thị trường xe đạp hiện nay khá đa dạng , với những tính chất ưu việt từ nguyên liệu carbon thì những chiếc xe carbon khá được ưa chuộng . Rất nhiều nguồn hàng chà trộn vào thị trường có hình thức giống tới gần 99% làm cho người tiêu dùng khó lòng mà phân biệt được , kéo theo nhiều hệ lụy như tiền mất tật mang và không đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng như gãy , nứt khung trong quá trình đi ..Nếu là người mới chơi xe đạp và chưa có nhiều kinh nghiệm trong việc lựa chọn xe thì nên nhờ tới tư vấn chọn mua xe đạp từ những chuyên gia hàng đầu về xe hoặc người chơi xe lâu năm . Bên cạnh đó hãy nên tới những địa chỉ bán xe đạp uy tín để có thể đảm bảo chất lượng và quyền lợi tốt nhất .
>>Có thể bạn quan tâm : Hướng dẫn phân biệt xe đạp thể thao Giant chính hãng và Fake
