Technologie du carbone

311 - flex optimisé et peut-être le meilleur guidon en carbone au monde

Contrairement à la croyance populaire, le carbone ne peut pas fléchir, nous avons réussi avec le 311 FL-X à prouver le contraire.
Pour permettre une flexion contrôlée du guidon, nous avons combiné les propriétés du carbone de la meilleure façon possible et optimisé le placement des fibres.

Comment avons-nous réalisé le comportement flexible sur le 311 FL-X ?

Notre stratification réfléchie en fibre de carbone a rendu cela possible.
Pour plus de clarté, nous avons visualisé l'agencement des fibres en utilisant le principe de la chaise pliante.

sqlabmaterialundtechnologielenkercarbontechnologieKlappstuhlX

Les fibres simples croisées s'effondreraient simplement sous charge.

Single crossed fibers would simply collapse under load.

sqlabmaterialundtechnologielenkercarbontechnologieKlappstuhlM1

Des fibres verticales supplémentaires rendent la construction plus stable. Cependant : les fibres verticales se casseraient en raison de la charge de pression et ne pourraient pas fléchir.

Additional vertical fibers make the construction more stable. But: the vertical fibers would break due to the pressure load and could not flex.

sqlabmaterialundtechnologielenkercarbontechnologieKlappstuhlM2

Pour réaliser la flexibilité souhaitée, nous avons disposé les fibres de manière croisée et horizontale. De cette manière, toutes les couches sont soumises à une tension et peuvent fléchir de manière contrôlée.

To realize the desired flex, we have arranged the fibers crosswise and horizontally. In this way, all layers are loaded in tension and can flex in a controlled manner.

Voir l'étude sur le SQ-Lab Carbon Flex

Caractéristiques clés 311 FL-X

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Renforcement dans la zone de serrage
Fibres renforcées longitudinalement sur l'envers
Fibres croisées et disposées horizontalement pour permettre la flexion
Renforcement en fibre de verre dans la zone de serrage des embouts de guidon

2 Couleurs

311 FL-X Carbon 12°

2 Couleurs

311 FL-X Carbon 16°

3OX - force optimale

Afin que le 3OX puisse supporter les charges dans la zone de gravité et de performance électrique, les fibres unidirectionnelles se trouvent de plus en plus dans la direction du guidon (orientation à 0 °).
Cette structure en couches conduit à une rigidité élevée, permet un contrôle parfait et offre une résistance optimale.

Caractéristiques clés 3OX

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Renforcement dans la zone de serrage
Fibres horizontalement disposées en augmentation pour un contrôle parfait.
Fibres renforcées longitudinalement sur l'envers
Renforcement en fibre de verre aux extrémités des guidons

Voici les modèles de guidon en carbone :

2 Couleurs

3OX Carbon 12°

2 Couleurs

3OX Carbon 16°

Le carbone domine le marché de l'équipement sportif. Le carbone est très demandé depuis sa première apparition dans les années 1960. Les plastiques renforcés de fibres de carbone (CFRP) garantissent une grande résistance et rigidité associées à un faible poids spécifique.

Avantages du carbone :

Léger et rigide en torsion

Formes ergonomiques illimitées

Résistant avec des variables ajustables de rigidité vs flexibilité

De la fibre au produit

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Le carbone est un composite de fibres. Pour renforcer les fibres, qui ne mesurent que 5 à 8 µm d'épaisseur, et leur donner la résistance nécessaire pour les composants de vélo, elles sont intégrées dans une matrice plastique.

Les fibres de carbone sont anisotropes. Cela signifie que les charges dans la direction de la fibre sont beaucoup mieux tolérées que celles à travers la fibre. Les forces de traction dans la direction axiale en particulier sont bien absorbées. Cependant, ces propriétés anisotropes permettent également d'agencer les fibres uniquement dans la direction des forces qui se produisent, ce qui permet d'économiser du matériau et du poids.

Les charges se produisant sur un guidon doivent donc être analysées à l'avance.
En conséquence, les fibres de carbone doivent être alignées de manière à ce que les forces qui se produisent soient idéales pour les fibres. Par exemple, les fibres unidirectionnelles (UD) sont situées sur la face inférieure des guidons en carbone 311 FL-X et 3OX. Les fibres sont disposées ici de manière parallèle, sans connexion croisée les unes à côté des autres.
Cela augmente leur capacité de charge, par rapport aux fibres de carbone qui sont connectées les unes aux autres dans les tissus. Les charges de traction et de flexion (qui incluent toujours une composante de traction) sont donc bien absorbées par le matériau. En revanche, les conditions de contrainte sont moins optimales. Comme celles-ci se produisent dans la zone de serrage du guidon, les guidons sont renforcés supplémentairement dans ces zones. Les forces de serrage sont clairement définies et ne doivent pas être dépassées. Il est donc essentiel de respecter les couples de serrage maximum autorisés et de ne serrer que dans la zone désignée et marquée.

La fibre de carbone en détail

Quelles fibres utilisons-nous chez SQlab ?

Nous n'utilisons que des fibres de la plus haute qualité avec une résistance à la traction élevée. Selon le produit, il s'agit de fibres T700, T800 ou T1000. T signifie "résistance à la traction", le nombre indique le module de traction approximatif en kgf/mm² ou en Psi. Par exemple, le T700 a une résistance à la traction de 711 Psi.

Fabrication

Pour les applications techniques, les avantages des fibres de carbone individuelles doivent être obtenus sur une grande surface. Par conséquent, les fibres individuelles sont combinées dans des rovings (brin, faisceau) et connectées par la matrice. Dans l'étape suivante, les rovings peuvent être combinés dans des tissus ou des voiles puis fixés par un adhésif (liant). Cela permet une absorption multidirectionnelle des forces.

sqlab.material.und.technologie.lenker.carbon.technologie.Carbon.Spulen.V1.w.1

Pan-Filament : Stabilisation --> prétraitement chimique

Carbonisation : Un élément PAN est chauffé à 1000-1800°C à l'exclusion de l'oxygène. Cela permet de séparer tout élément non atomique.

Bobine de fibre : Dimensionnement --> Les filaments de carbone sont enroulés sur des "bobines" et peuvent ainsi être stockés et préparés pour un traitement ultérieur.

Matrice

Le carbone est inutile s'il n'est pas incorporé dans une matrice plastique.
La matrice protège les fibres de carbone des influences environnementales, mais surtout du déplacement. De la résine époxy ou polyester est utilisée à cet effet, dans laquelle les fibres de carbone sont intégrées. En cas de défaillance du matériau, la matrice se casse toujours avant les fibres de carbone. Le plus souvent, les pièces en carbone échouent lorsque la charge de pression est trop élevée et que la matrice se casse.

Pose

Dans la plupart des processus de fabrication de carbone, des nattes de préimprégnés sont superposées dans un moule. Une fois que le stratifié souhaité, c'est-à-dire le bon nombre de couches de préimprégnés, est placé dans le moule dans la bonne orientation, il est durci sous pression, chaleur et chaleur. Comme la matrice durcit à température ambiante, il est essentiel de conserver les préimprégnés au réfrigérateur.

Tissus et superposition

Dans les préimprégnés en tissu, les fibres de carbone sont tissées, généralement à angles droits les unes par rapport aux autres. Il existe différents tissages avec des propriétés différentes. Il existe également d'autres formes spéciales. L'inconvénient des tissus tissés est que les fibres s'affaiblissent en raison des croisements constants. Pour garantir que les nattes de préimprégné répondent à nos normes de qualité élevées, nous les fabriquons nous-mêmes pour nos guidons en carbone.

sqlab.material.und.technologie.lenker.carbon.technologie.Carbon.Miro

Qui est derrière le développement de notre technologie du carbone ?

Présentation de l'expert Michael Fischer - Miro Composite Consultants

Il y a 27 ans, Michael Fischer a commencé son implication professionnelle dans le développement de composites métal-métal (MMC). En 2001, il a pris en charge la gestion de projet et le développement de processus dans le sport automobile et la construction de véhicules spéciaux chez Zato GmbH (aujourd'hui First COMPOSITES GmbH).
De 2009 à 2011, il était responsable du développement de composites en fibre chez le fabricant bien connu d'accessoires de roues Syntace GmbH. Il a ensuite passé 2 ans en tant qu'ingénieur en calcul FEM composite chez UBC pour Toyota F1.
De 2003 à 2009, il a pris en charge la gestion de projet chez Dräxlmaier Systemtechnik GmbH.
De 2011 à 2017, j'ai suivi la gestion d'équipe en tant que spécialiste des composites à fibres chez BMW Group.
Depuis 2017, Michael Fischer est travailleur indépendant et propose des services de conseil dans le domaine de la construction légère et de la technologie des composites à fibres.

Test de fin de vie de Zedler

Nos guidons en carbone sont soumis aux critères de test les plus stricts.

Ils ont donc réussi brillamment le test de fin de vie de Zedler.

Toutes les normes de banc d'essai ont été complétées directement l'une après l'autre avec une seule guidon pour tous les tests. Dans la dernière étape du test, le soi-disant "Zedler Fin de Vie", qui simule un cycle de vie complet d'un guidon sous charge réelle, la machine de test a été arrêtée après 500 000 cycles de charge, car même ici aucun signe de fatigue ou de dommage matériel n'étaient visibles sur le guidon. VÉLO 04/2019