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    碳纖維自行車的發展與展望(二)

    來源:江蘇優培德復合材料有限公司 發布時間:2017-09-25 09:34:42 瀏覽人次:3264

    2.2 制作工藝復雜,工序多

    與金屬材料自行車焊接成型并可進行自動化生產不同,碳纖維自行車特別是車架制作的工序復雜,而且現在大多還是需要手工操作,難以使用自動化設備,其制作工序一般為:工藝設計、應力計算、碳布織造、裁剪碳布、模具預型、固化成型、處理加工、表面涂裝、整車組裝等。其中,按照技術要求和指標設計好的碳纖維骨架與樹脂基體,在一定壓力和溫度下的固化成型工藝在很大程度上決定著自行車構件的質量和性能。較常見的碳纖維復合材料成型技術主要有鋪覆成型、樹脂傳遞模塑、樹脂注射成型、纏繞成型、織造成型、搓卷成型、噴射成型等多種工藝。

    目前,碳纖維自行車制造技術發展非???,車架預成型開始導入機械自動編織,可以實現控制強度、方向和角度的三維立體編織,編織出來的預成型車架平整度非常好,產品質量實現流水線上智能檢測。

    3 碳纖維自行車的興起與發展

    碳纖維的開發與利用可以追溯到1880年代,發明家Joseph Swan和Thomas Alva Edison將竹絲碳化用作熾熱燈泡的燈絲,之后碳纖維多用來作高溫絕緣材料,但當時的碳纖維力學性能很差。直到1950年代,美國軍方研制出了具有良好力學性能的碳纖維,并于1960年代實現工業化生產,此后日本、英國、法國、德國等相繼擁有了制造高質量碳纖維的技術,特別是日本東麗公司在碳纖維研發與生產技術方面一直保持著優先水平。碳纖維在自行車上的應用嘗試是在1970年代,真正開始產品化是從1980年代。

    3.1 國外碳纖維自行車的發展

    國外碳纖維自行車研發的最早記載是在1974年,美國Apex Proto公司制造了碳纖維復合材料薄壁管粘合不銹鋼接頭自行車車架。兩年之后,Exxon公司制造了石墨纖維和鋁的復合材料Graftek G-1型車架。但當時因為商業上和技術上的問題沒能得以推廣應用。

    1980年代初期,隨著碳纖維價格的降低以及生產工藝的不斷改進,碳纖維自行車始得以推廣應用。1980年,法國TVT公司真正將碳纖維復合材料車架商品化。1984年,在洛杉磯奧運會上,率先使用碳纖維自行車的美國自行車隊一舉奪魁,獲得5 塊金牌,這大大推動了碳纖維自行車研發與應用進程。1986年,法國Look公司利用TVT公司生產的碳纖維管體制造出具有實用意義的碳纖維自行車架,并于1988年制造出世界首批量產的碳纖維車架KG86。1989年的環法自行車比賽,美國選手格雷格˙勒蒙德(Greg Lemond)超過法國選手勞倫特˙菲農(Laurent Fignon)獲冠,Greg Lemond在賽程的絕大部分路段中他都選用了TVT工廠生產的碳纖維復合材料車架的自行車。Greg Lemond的勝利使人們開始更加注重碳纖維自行車研發和造型設計,不斷提高自行車的速度。1990年,日本宮田工業公司以碳纖維作車架推出ARC1000型跑車和RDC1000型平車兩種型號自行車,這兩種型號自行車的質量比鉻鉬鋼架型自行車輕50%,強度高1.6 倍。1990年,Look公司制造出世界上首臺一體式碳纖維車架。1995年,Look公司又制造出世界上首臺全碳纖維車架(包括轉向桿)。1980年代后期,法國CCI公司以及美國Trek、peugeot、Vitu、Raleigh等公司都在碳纖維自行車架的設計與制造方面有所突破。歐美等發達國家一直把控著碳纖維自行車零部件研發制造的關鍵工藝和核心技術。如今,一種由碳原子以sp2雜化連接成蜂窩狀單原子層平面薄膜的二維碳材料—石墨烯正引領著碳纖維自行車向更新的方向發展。國際輪胎生產商意大利的Vittoria公司公布了由石墨烯增強復合材料制造的自行車競賽車輪-Qurano系列,車輪性能提高了10%~30%;英國自行車廠商Dassi公司制造出了質量僅500 g的全世界首輛含有石墨烯的車架Interceptor,車架的抗剪強度和抗斷裂韌性分別提高了70%和50%。

    (后續詳見碳纖維自行車的發展與展望(三))

    江蘇優培德復合材料有限公司致力于碳纖維等復合材料汽車及工業領域的高性能零件開發、試制、及生產,配備有復合材料不同生產工藝如模壓、RTM、真空導入、纏繞等,根據不同的產品需求及量綱要求提供整體解決方案。

    公司團隊在不同專業領域如公司管理、市場營銷、項目管理、產品及工藝設計開發、質量管理等均擁有15年以上的從業經驗,并且具備從產品概念設計、模擬分析、模具設計、樣品制造、試驗驗證、一直到批量生產的能力,使得公司有能力專業從事碳纖維應用,及性能要求更高的工業設備碳纖維應用。

    公司與所從事的專業領域在國內外的模具及原材料供應商建立緊密合作關系,使我們的產品在選材、品質、工藝及成本上均能提供客戶更優的方案。通過公司的專業管理機理念成為客戶在中國及全球工業設備領域輕量化零部件開發及生產的伙伴。


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