ICANカーボンフレームはどのように製造されましたか？

カーボンは確かに不思議な存在で、組み合わせによって異なる物質となり、先祖が火をおこして暖をとるのに最適な材料であり、神を悪くして愛情の象徴となっていましたが、今では一転して高級材料であるカーボンファイバーとなり、人間を連れて天に向かって駆け回っています。カーボンファイバーとは何なのか、どのように私たちを乗せた自転車の材料になり、それに関する秘密を解いてあげましょう。

▲ICAN A9カーボンフレーム

カーボンファイバーはカーボンを主材とする複合材料で、カーボンファイバー複合材料も自転車フレーム、ホイールの中で唯一の材料ではないです。なぜなら、カーボンファイバーの超高剛性がプロセス前提で、材質が100%のカーボンファイバー複合材料の場合、非常に壊れやすく繊維方向が引き裂かれる傾向があるからです。その剛性を発揮するために、カーボンファイバーは、金型加工前にエポキシ樹脂に浸漬され、複合材料を形成するためです。自転車のカーボンファイバー部分はこのような加工手順を経て出てきました。樹脂は炭素生地にカーボンファイバーの凝集を保持し、靭性や耐久性を増加させる重要な役割を果たします。樹脂を浸漬して可塑化したカーボンファイバーは、衝撃に当たてもと衝撃力や振動を吸収し、変形する可能性があるが破裂することなく、自転車材質に必要な完璧な性能を達成できるようになりました。

カーボンファイバーは不思議な材質で、その剛性は完全に金属と異なり、カーボンファイバー製品の剛性は制御しやすく、剛性特性は一方向に現れることができ、フレームモデルを作成する前に、カーボン生地の品種、強度、繊維方向、貼り合わせ方向はフレーム全体の性能を制御する手段のため、その剛性はカーボンファイバー複合材料によってどのように直線に調整することができ、あるいは金型内にどのように置くことができます。調整を行い、これを異方性と呼びます。金属は逆に等方性であり、材料の任意の軸方向に同じ強度および剛性性能を示します。様々な金属の性能に勝っているほか、我々がよく知っている他の材料よりも軽量であるというメリットもあります。

▲カーボンファイバー生地

カーボンフレームの生産過程

カーボンファイバー部材には一体焼き鋳造成形が加工されており、接合接着成形もあります。2種類の成形方式はそれぞれ優れたメリットとデメリットがありますが、全体的に一体成形されたカーボンフレームは製品の性能に有利であり、難度も更に高いです。国内の自動車企業のカーボン技術、設計と技術の全体的なフォローに伴い、カーボンファイバー車市場は業界を期待させ、以下にICANカーボンファイバー生産ラインの流れで、カーボン生地がどのように一歩一歩で高性能フレームに変身しているかを見てみよう。

▲X-Gravel　カーボンファイバー

Step 1：まず糸を織ってカーボン糸を様々な規格のカーボン繊維複合材料とし、織糸の過程は織生地に類似しており、技術基準に従ってカーボン糸を機械的に様々な使用用のカーボン生地原料に織った後、カーボン生地に対応する樹脂溶液を浸漬して乾燥成形してカーボン布を固着することで、興味深いことにカーボン糸の変形を防ぐために冷間庫で格納される場合があります。

▲カーボン糸

Step 2：カーボン糸を合理的に裁断し、カーボン糸1枚ごとに詳細にマーキングし、カーボンファイバーフレームごとに百種類の異なるカーボン生地で作られており、大枚のカーボン生地は先にほぼ操作しやすいシート状に切断されます。1本のフレームは約500枚以上の独自のカーボン生地を貼り合わせて作られています。車種ごとに特定の種類のカーボン生地が必要で、同じ金型を用いてもカーボンファイバー生地の量に差があります。

Step 3：裁断したカーボンファイバー生地を芯材上に特定の順序で重ね、フレーム形状を初歩的に持たせ、次の固化を待つことで、ICANの工場では環境要求が厳しいです。

Step 4：これから成形段階に入ります。ロールした製品を成形金型に置いて高温押出成形することで、カーボンファイバーの金型も技術やコスト集中の一環で、金型とフレームと同様の熱膨張率を保証するためには、フレーム精度を保証するために重要な役割を果たしており、特に自転車の製造精度に対する要求が高まっている今の時点です。

Step 5：一体成形できない部分については、部品間の特殊な接着剤で接着成形し、高温ベーキングにより完全な全体に固着します。その際に、接着したフレームは特製の炭素繊維治具に挟まれ、硬化炉に送り込まれて固化処理が行われ、固化処理が完了するとフレームを硬化炉から取り出し、治具から取り外すことができます。

Step 6：最後に、フレームを手磨きして仕上げ、ドリルなどの処理を行います。磨き仕上げされたフレームは、最後のスプレーおよび塗装で、きれいな高エネルギーのカーボンフレームが出来上がりました。

製造過程の動画もとりました、興味がございましたら、ぜひご覧下さい。