Kwa ujuzi wa ndani wa nyuzinyuzi kaboni, mhandisi mkuu wa kampuni ya Trek amechangia pakubwa katika kutengeneza baiskeli jinsi zilivyo leo
Mwendesha baiskeli: Ulianza vipi kwenye Trek?
Jim Colegrove: Mnamo 1990 Trek alitaka kujenga sehemu zenye mchanganyiko ndani ya nyumba baada ya kuanza vibaya kwa kutumia kampuni tofauti kujenga fremu ya 5000. Hiyo ilikuwa ni sehemu iliyotengenezwa-kwa-moja nyuma mwaka wa 1988 na 1989. Kushindwa kwa kutisha - tulipata karibu kila mmoja. Watu muhimu waligundua nyuzinyuzi za kaboni zilikuwa siku zijazo, na niliajiriwa kusaidia kuleta utengenezaji katika kituo hiki. Nilitoka kwa kampuni ndogo ya uhandisi huko S alt Lake City ambayo ilifanya kazi na wateja wa anga - Boeing, Lockheed, Northrop, aina hizo za kampuni. Mtaa wa Jackson ndipo Trek ilipoanzia, ambayo ilikuwa ghala nyekundu katika jiji la Waterloo [Wisconsin]. Trek ilianza kutengeneza fremu huko mwaka wa 1976. Sasa ina kituo cha uchakataji wa zana za CNC kukata maumbo yote tunayotumia kutengeneza sehemu zetu.
Cyc: Je, sekta ya anga na kijeshi hutumia kaboni ya ubora wa juu zaidi kuliko inavyotumika katika baiskeli?
JC: Nyenzo ambazo sekta ya anga na ulinzi hutumia inakaribia kufanana na nyenzo ambazo tasnia ya burudani hutumia. Kinachokosekana kwa ujumla ni uthibitisho na pia uthibitishaji wa utengenezaji. Tunatumia nyuzi nyingi tofauti, ambazo baadhi ni sawa na zile zinazotumiwa kwa madhumuni ya juu zaidi ya kijeshi na ya anga. M60J, kwa mfano, ni nyuzi za Toray zenye moduli nyingi zaidi. Mara ya mwisho nilipotazama, ilikuwa kitu cha kaskazini cha $900 kwa pauni [takriban £1,270 kwa kilo]. Baadhi ya nyenzo hizi za moduli ya juu na ya juu zaidi huainishwa kama nyenzo za kimkakati, na hiyo inamaanisha kuwa zinapatikana tu katika nchi fulani za NATO kwa sababu unaweza kutengeneza silaha. Tunatumia karibu nyuzi zote huko nje, iwe Toray, Mitsubishi, Hexcel, Cytec. Unaipa jina, tunaitumia.
Cyc: Ni nini maalum kuhusu jinsi Trek inavyofanya mambo?
JC: Mojawapo ya mambo muhimu ni jinsi tunavyothibitisha mchakato kimakosa. Wakati wowote unapoweka mwanadamu kwenye mchanganyiko kuna uwezekano wa makosa. Bidhaa zetu zote katika kipindi cha miaka mitano au sita iliyopita zimepitia maabara yetu ya uthibitishaji, ambayo ni aina ya kiwanda cha kejeli. Tunaleta wataalamu wetu wa hati ambao huwaambia waendeshaji wetu kile watafanya. Tunawaleta waendeshaji hao kwenye maabara ya uthibitishaji na kuwafunza ili tuwe na mabadiliko ya haraka. Tunajaribu kukuza vitu kwa njia ambayo itabadilika kuwa uzalishaji. Kwa sababu unapotoa vitu kutoka kwa mazingira ya maabara na kutayarisha uzalishaji daima kuna hitilafu ndogo - mambo ambayo hukufikiria.
Cyc: Je, unabadilishaje mahitaji ya muundo na utafiti nchini Marekani huku ukifanya kazi yako kubwa ya uzalishaji katika Mashariki ya Mbali?
JC: Ninachofikiri ni muhimu sana ni kwamba kile kinachojifunza hapa kinaenezwa kwa washirika wetu wa Asia. Moja ya mambo ambayo ninahisi inatutofautisha ni ukweli kwamba tumejikita sana katika utengenezaji. Tunatengeneza baiskeli zote za kiwango cha juu cha Project One huko Wisconsin, na tunajua kuwa kiwanda ni ghali, lakini tusipofanya hivyo hapa tutapoteza muunganisho huo wa moja kwa moja wa kutengeneza bidhaa. Tunaweza kubuni fremu nzuri na kuisafirisha kwa mtu fulani lakini hatujui ikiwa tulichobuni kinaweza kujengwa na kama kinaweza kujengwa kwa njia nzuri na ya kipekee.
Cyc: Je, asili ya mchanganyiko wa nyuzinyuzi kaboni huathiri vipi muundo wa fremu?
JC: Kuna aina ya nadharia ya ‘alumini nyeusi’ ambapo wabunifu huchukulia kaboni kana kwamba ni metali ya kawaida ya isotropiki. Kwa hivyo, baadhi ya FEA [Uchambuzi wa Kipengele Kilichokamilika] unaotumiwa katika muundo wa baiskeli hufanywa kwa kuingiza alumini kama nyenzo na kubuni mirija kwa athari ya unene fulani wa ukuta. Hiyo sio FEA ya mchanganyiko wa kweli. Hiyo ni sawa kwa kupata bidhaa inayokubalika, lakini ikiwa tunataka kupiga simu katika aina ya utendakazi wa safari ambayo tunafuatilia juu, tunahitaji kufanya mambo ipasavyo. Katika muundo wetu unaweza kuona idadi ya plies na mahali tulipoziweka, na yote hayo yanatokana na uchanganuzi wetu.
Cyc: Je, mwelekeo wa uboreshaji wa anga umeathiri vipi jinsi unavyozingatia muundo?
JC: Aerodynamics kwa kweli imeleta utata kwetu. Maumbo ya mirija ya anga yanaelekea kuhitaji maeneo makubwa zaidi ya uso, na wakati wowote unapoongeza eneo la uso zaidi kwa sehemu yoyote kuna uzito zaidi, sivyo? Pia, ama ni mkali sana kwa mpanda farasi kwa sababu ni sehemu ndefu sana, au ni nyembamba sana kwamba baiskeli iko kila mahali [kwa sababu ya flex lateral]. Hapo ndipo uchambuzi wetu unapoingia kazini. Kwanza kabisa tunachambua umbo kutoka kwa mtazamo wa aerodynamic, na kisha tukijua kwamba tuna umbo fulani wa aerodynamic, basi tunaanza kuunganisha hiyo kwenye FEA. Ikiwa hizo mbili hazitacheza pamoja basi tunapaswa kuongeza nyenzo ili kukidhi aerodynamics, lakini basi baiskeli itakuwa nzito sana - hiyo haitakubalika. Kwa hivyo tunakutana kila mara kupata suluhisho bora zaidi.
Mzunguko: Baiskeli za nyuzi za kaboni ni nusu nyuzi za kaboni na nusu ya resini. Resin ni muhimu kwa kiasi gani?
JC: Sana. Hatuzungumzii sana juu yake, lakini tunafanya kazi mara kwa mara na resini tofauti. Ni nyenzo ya mchanganyiko - fiber kaboni hufanya kazi na resin epoxy inashikilia nyuzi katika nafasi. Kwa hivyo ikiwa resin haifanyi kazi yake kushikilia nyuzi katika nafasi, hautapata utendaji wowote wa kweli kutoka kwa nyuzi. Tuliunda uhusiano wenye nguvu zaidi na [mtayarishaji wa nyuzi za kaboni] Hexcel kwa sababu ina aina mbalimbali za resini ambazo zina sifa za kipekee na maalum. Shida ni kwamba inachanganya zaidi dhana ambayo tayari ni ngumu. Kuna jargon nyingi sana zinazoelea - je, ni T700 au T800 au IM7 au IM8, moduli, nguvu na urefu ni nini? Inachanganya kutosha bila kuingia kwenye resini.
Mzunguko: Wakati mwingine kaboni huwa na sifa mbaya ya kuwa na maisha mafupi. Je, hii ni kweli?
JC: Watu wanaonekana kuwa na wasiwasi kuhusu nyuzinyuzi za kaboni kwa sababu haijulikani. Watu wamekua na chuma na aluminium. Kila nyenzo ina maisha ya uchovu. Chukua karatasi ya chuma na uinamishe mara mia labda itavunjika. Fanya vivyo hivyo na alumini, na labda itavunjika katikati ya wakati kwa sababu alumini sio nzuri katika uchovu kama chuma. Composites, kwa ujumla, wana maisha ya uchovu usio na kipimo. Lakini hiyo inategemea matumizi ya nyuzi za kaboni, matumizi ya resin na jinsi ilivyochakatwa vizuri. Kwa maneno mengine, kuna voids nyingi katika laminate? Kwa sababu voids itaua composite haraka sana. Hiyo ilikuwa kawaida miaka iliyopita, lakini si zaidi. Hapa, tena, ndipo udhibiti kamili wa nyenzo, mchakato na uhandisi una jukumu muhimu. Ukidhibiti hayo yote, tunaweza kusema kwa uhakika kwamba baiskeli unayonunua leo, unaweza kuendesha maisha yako yote, na haitaharibika katika maisha yote.
Cyc: Je, unasaka nyenzo mpya na za kipekee?
JC: Tunatafuta fomu mpya za nyenzo kila wakati. Graphene ni mojawapo ya hizo, lakini bado inaendelezwa. Kuna wazalishaji wa sahani za nano-graphene, hivyo unaweza kupata tayari, lakini ni ghali sana. Jambo kubwa kwetu ni kwamba isipokuwa tunaweza kuona faida katika mchanganyiko, hatujauzwa kabisa. Iwapo tunaweza kubaini njia fulani ya kupata graphene au nanotubes za nyuzinyuzi za kaboni ili kuunda mifuatano mirefu kama tuliyo nayo kwa nyuzinyuzi za sasa za kaboni, lo, ugumu, uimara, uzito hautaaminika.
Trek.com
