Karbonfiber, slitasje og materialtretthet

[Ndreas]

Interessant video hvor han prater med en ekspert med forsker-bakgrunn og en karbonfiber-ekspert med F1 bakgrunn.

Minte meg på noe Makken sa i en OTB-podcast om at han "bruker opp" ca 4 karbonrammer i året.

TL;DW: Fukt og mekanisk stress bryter ned limet i karbonen.

Endret 8. november 2023 av Ndreas

[olve]

Prima argument for å få kjøpt ny sykkel!

[Ndreas]

Likte også det han til høyre sa om at "carbon fails more gracefully" ifht metall.

[Lars-Erik]

Alle materialer, metall, fiber etc. vil utsettes for materialtretthet. Det er designet som avgjør om det holder til tiltenkt bruk eller ikke.  Jeg har mer tro på karbonfiber enn aluminium gitt at det kommer fra en seriøs aktør.
 

Personlig har jeg opplevd tretthetsbrudd flere ganger på aluminium, men ingen på karbon. En grunn er at det er lettere å designe en karbonramme med forsterkninger på en helt annen måte enn rør som ekstrueres som aluminium blir og som da gir jevn styrke hele veien. Har ikke satt meg inn i hvordan stål og titan-rammer lages, men sveiseskjøter er en klassiker som ofte feiler på metall-rammer og det har de vel alle. 

Samtidig er det ikke tema å kjøpe en billig Kina-karbonramme for meg, der har jeg null tillit. 

[Roy]

Hvis man velger en epoksy med gode egenskaper mtp aldring (vær, UV, temperatursykluser), kjemikaliebestandighet/vann, og med god bruddforlengelse mtp slag og dynamiske laster(seigere), så får man en god og holdbar ramme/komponent. Det velger ofte ikke billigmerkene siden en slik epoksy er relativt dyr ift rimeligere og mer standard epoksyer. 

Samme med termoplastkompositter, en dyr og god termoplast gir en robust og holdbar ramme/komponent. 

Men det er som han sier på slutten, bruken har mer å si enn aldringen med en epoksy. Det finnes mange eksempler på limte og støpte komponenter som har blitt brukt ute i vær og vind i 25-30 år og fungerer like godt ennå. 
Design, prosesskvalitet og materialvalg er det som styrer hvor god en komposittramme blir. 

Jeg jobber med komposittmaterialer til daglig, og jeg vil alltid foretrekke karbonramme fremfor aluramme når det er mulig. 

[SykkelØyvind]

Roy skrev (1 time siden):

Det finnes mange eksempler på limte og støpte komponenter som har blitt brukt ute i vær og vind i 25-30 år og fungerer like godt ennå. 
 

Det er jo ikke tilfeldig heller at alle slike superseilbåter som brukes i det som tidligere het Volvo Ocean Race er laget av karbon. Americas Cup, Vendee - Globe, Sydney- Hobart osv - alle disse båtene er så klart laget av karbon.  Nå skal ikke disse båtene vare i mange titalls år, men de må tåle ganske så harde påkjenninger mens de er i bruk - mange blir også utleiebåter og sponsorbåter osv etter endt regatta. Jeg tror det er fullt mulig å lage karbonkompositter og epoxy som tåler det aller meste og varer mer enn lenge nok til at en sykkel blir kasert av andre grunner før den blir svak i skjøtene. 

[Roy]

SykkelØyvind skrev (6 minutter siden):

Det er jo ikke tilfeldig heller at alle slike superseilbåter som brukes i det som tidligere het Volvo Ocean Race er laget av karbon. Americas Cup, Vendee - Globe, Sydney- Hobart osv - alle disse båtene er så klart laget av karbon.  Nå skal ikke disse båtene vare i mange titalls år, men de må tåle ganske så harde påkjenninger mens de er i bruk - mange blir også utleiebåter og sponsorbåter osv etter endt regatta. Jeg tror det er fullt mulig å lage karbonkompositter og epoxy som tåler det aller meste og varer mer enn lenge nok til at en sykkel blir kasert av andre grunner før den blir svak i skjøtene. 

Akkurat på seilbåter og spesielt regattabåter er hovedårsaken til at man bruker karbon å få ned vekta uten å gå på kompromiss med styrke og stivhet. En lettere båt er en raskere båt, og med karbonfiber og epoksy kan man lage et mye lettere skrog og dekk ++ enn med glassfiber og polyester/vinylester. 
Der man ikke er så opptatt av vekt bruker man gjerne sistnevnte pga mye rimeligere materialer. 
Trenden er at det er større fokus på lav vekt nå som båtene skal elektrifiseres, en lettere båt bruker mindre energi, særlig om den skal være hurtiggående i tillegg. 
Skrog, skott, 

Det er fullt mulig å lage karbonrammer som tåler veldig mye, og det gjøres selvsagt også as we speak uten at akkurat jeg skal nevne merker. De koster bare litt mer enn de som er produsert med litt kortere varighet i tankene, bedre marginer/lavere priser. Fibertype, fiberlayup, støpeprosess og nøyaktighet er avgjørende faktorer for et godt komposittprodukt. 

 

[SykkelØyvind]

Roy skrev (13 minutter siden):

Akkurat på seilbåter og spesielt regattabåter er hovedårsaken til at man bruker karbon å få ned vekta uten å gå på kompromiss med styrke og stivhet.
 

Det er vel akkurat dette som også er grunnen til å bruke karbon i sykkelrammer? Og i flyvinger for den saks skyld. 

Endret 9. november 2023 av SykkelØyvind

[Roy]

SykkelØyvind skrev (31 minutter siden):

Det er vel akkurat dette som også er grunnen til å bruke karbon i sykkelrammer? Og i flyvinger for den saks skyld. 

Ja, dvs jeg tror du ville slite med å lage en stiv og sterk nok ramme i glassfiber. Den ville i alle fall blitt veldig tung, nesten hel ved med dobbelt så mye både fiber og epoksy, og selv da klarer du nok ikke å lage ramma stiv nok 
Karbonfiber er nesten dobbelt så sterkt som glassfiber, og mye stivere. 

Det finnes allerede alternativer på fiber som er oppe og nærmer seg egenskapene til karbonfiber, og som til og med er 100% resirkulerbare. 
Ideelt sett bruker man en slik fiber sammen med en termoplast, noe som også kan resirkuleres. 

[baronKanon]

Det er litt morsom diskusjon, dette her.

Min ramme fra Starling er laget i stål, fordi det koster for mye å få god nok kvalitet på sykkelrammer. Joe McEwan, som driver Starling, og hadde dette som enmannsshow før, er tidligere komposittingeniør fra flybransjen, og han så ingen fordel med å bruke karbonkompositt fremfor stål til sykler innenfor de kostnadsrammene man har på sykler. 

[LarsB]

Jeg har destruert (ved sykling, ikke komprimator) rammer i alle materialer unntatt tittan, Der underkjente jeg designet. 
Det har gjort meg rimelig materialagnostisk. 

Design og designparametere er det som avgjør om en ramme er egnet til bruket den blir utsatt for. 
I tillegg kommer selvsagt risiko ved dårlig produksjon. Og den risikoen er nok høyere enn ved metaller. Dårlig layup, dårlig epoksy-penetrasjon etc er ting vi ikke lett kan se selv som forbrukere. 
 

 

 

LarsB

 

[Roy]

baronKanon skrev (13 minutter siden):

Det er litt morsom diskusjon, dette her.

Min ramme fra Starling er laget i stål, fordi det koster for mye å få god nok kvalitet på sykkelrammer. Joe McEwan, som driver Starling, og hadde dette som enmannsshow før, er tidligere komposittingeniør fra flybransjen, og han så ingen fordel med å bruke karbonkompositt fremfor stål til sykler innenfor de kostnadsrammene man har på sykler. 

Da synes jeg Joe McEwan en litt underlig komposittingeniør, som lar kostnaden trumfe med funksjonalitet alt han vet om fordelene en karbonfiberkompositt gir vs stål. 
Han tenkte nok litt på egne kostnadsrammer også vil jeg anta? 

[baronKanon]

Roy skrev (Akkurat nå):

Da synes jeg Joe McEwan en litt underlig komposittingeniør, som lar kostnaden trumfe med funksjonalitet alt han vet om fordelene en karbonfiberkompositt gir vs stål. 
Han tenkte nok litt på egne kostnadsrammer også vil jeg anta? 

Han er meget kompetent på området, faktisk ekspert. 

https://www.starlingcycles.com/why-steel-mountain-bike-frames/

[Olechr]

Ser han skriver: If you stick to simple and elegant design, and use the material as efficiently as possible, a steel frame weight is comparable to aluminium frames and only slightly heavier than carbon bikes.

 

Noen som har funnet vekt på rammene hans på den siden?

[andrerav]

Ikke at jeg har noen sterke meninger om dette (utover at karbonfiber er best), men prisnivået på en slik Starling så jo ganske sammenlignbart ut med f.eks Banshee alu eller Marin karbon. Men jeg unner såklart gründeren en solid bunnlinje da! 🙂

[Gråstein]

Starling virker jo å være ørlite opptatt av å promotere stål... Noen av dere som undervurderer betydningen av akustikk i rammen?

Another benefit of small-diameter steel tubes is acoustics.

Large diameter tubes made of carbon and aluminium frames act as a sound box, increasing the unavoidable noises that come from riding a bike over rough terrain. Steel bikes with small diameter tubes don’t exhibit this behaviour and are silent.

You can’t underestimate how important this is.

[Lars-Erik]

baronKanon skrev (25 minutter siden):

Han er meget kompetent på området, faktisk ekspert. 

https://www.starlingcycles.com/why-steel-mountain-bike-frames/

 

Ut fra det han skriver, nei det er han ikke  

Go green - no way så lenge stålindustrien står for 7% av verdens CO2 Utslipp. Omtrent like hult som å elektrifisere Melkøya  

Støy - nope

Hans bunnlinje - Ja

 

[Roy]

baronKanon skrev (5 minutter siden):

Han er meget kompetent på området, faktisk ekspert. 

https://www.starlingcycles.com/why-steel-mountain-bike-frames/

Joda, det er klart at dette har stor faglig tyngde, og han stusser ikke på å smøre på heller ser jeg. 
Ganske tydelig at han ikke skal selge karbonsykler i alle fall. Det ville vært tidenes største kamel i så fall. 😅

"Carbon fibre is useless when subjected to impacts, often with much more damage internally than shown on the outside."

Tøff påstand, ubrukelig faktisk.. Ja, et karbonfiberlaminat kan delaminere ved for hard belasting eller for harde slag, men dæven du skal jaggu bryte på for å knekke ei god karbonramme med normal til ganske uvøren bruk. Og det kan lett fikses om det knekker/delaminerer. 

"People often think you can build flexible carbon fibre and aluminium frames. But if you reduce diameter on aluminium frames you push up stress level and fatigue failure becomes more of an issue. With carbon fibre, it much hard to manufacture small diameter tubes." 

Hva er det han skriver her egentlig? 
Det er vel ikke vanskelig? Det er mange sykkelprodusenter som klarer dette veldig bra, se litt på styrken man får med karbonfiberkompositt ift stål om man lager hel ved i samme tykkelse. 
Da får man ca 5 ganger sterkere stag med karbonfiber, og ca 5 ganger lettere i samme slengen. 
Karbonfiber er 5-10 ganger sterkere enn stål pr vektenhet, ekte fakta fra virkeligheten. 
Men man lager ikke en bakramme i karbonfiber med tynne stag i hel ved, for ved å lage dem hule har man mye større designfrihet og kan få dem til å være fleksible og stive på de rette stedene, og mye stivere og sterkere enn stål. MYE. 
Man lager baktriangel i stål pga man vil ha litt mer fleks og tilgivelse, men stål er like stivt/fleksibelt i absolutt alle retninger, også sideveis, noe man ikke alltid ønsker seg på en sykkel som skal brukes i terrenget, og som ikke er like viktig på en fulldemper. 
Production Privee er et annet merke som lager gode sykler i stål, og de lager faktisk bakramma i karbonfiber fordi de ikke klarer å få den stiv og god nok i stål. 

"Large diameter tubes made of carbon and aluminium frames act as a sound box, increasing the unavoidable noises that come from riding a bike over rough terrain. Steel bikes with small diameter tubes don’t exhibit this behaviour and are silent."

Hmm.. Ja det er meget mulig at tynne stålrør er dead silent, men han trenger vel ikke begynne å juge om at et baktriangel i karbonfiber er som en resonanskasse, for det er det nemlig ikke. 
Alu kan være litt bråkete, hør bare på alufelger, karbonfiber er mye "dødere" og stillere. 

Stopper siteringsbonanzen der. Stålsykler har for all del sine fordeler, men å stille seg bak en ingeniørgrad og komme med sånne utsagn mot karbonfiberrammer synes jeg blir merkelig. 
Dette er jo propaganda!? 😱

[JoeT]

Han sier vel mellom linjene at det er mulig med karbon, men det blir for dyrt. Mulig han har dratt med seg et kostnadsbilde fra flyindustrien, og der er det ikke design og produksjon som gjør det dyrt. Så han smører vel godt på, som Roy sier.

Jeg har aldri hatt noe problemer med moderne ramme av både karbon og alu, men dårlig design/produksjon er det jo plenty av rundt omkring. Uansett materiale.

Jeg har nå karbonsykkel med masse resonanskasser og den er 100% lydløs.

[JoeT]

Lars-Erik skrev (3 timer siden):

Go green - no way så lenge stålindustrien står for 7% av verdens CO2 Utslipp.

Men det er vel relativt mye større produksjon av stål? Man må jo regne pr sykkelramme isf. 

[baronKanon]

JoeT skrev (2 timer siden):

Men det er vel relativt mye større produksjon av stål? Man må jo regne pr sykkelramme isf. 

Og det har Starling gjort, samme med Reynolds, som leverer stålrørene. 

https://www.starlingcycles.com/starling-cycles-environmental-policy/

 

Trek har også utført en bærekraftsrapport, og karbonsykler kommer også desidert verst ut der. 

https://www.trekbikes.com/us/en_US/sustainability/

Endret 9. november 2023 av baronKanon
Trek også

[baronKanon]

Olechr skrev (5 timer siden):

Ser han skriver: If you stick to simple and elegant design, and use the material as efficiently as possible, a steel frame weight is comparable to aluminium frames and only slightly heavier than carbon bikes.

 

Noen som har funnet vekt på rammene hans på den siden?

Min XL Murmur veier 4kg uten demper. Det er på nivå med grovere alurammer. Det er ikke rammevekt som er briste eller bære, men på hjul du faktisk merker det i praksis. Dette blir aldri XC racing-sykler. Tyngre ramme gir også bedre forhold mellom avfjæret og uavfjæret vekt for dempernes ytelse. 

[Olechr]

baronKanon skrev (43 minutter siden):

Min XL Murmur veier 4kg uten demper. Det er på nivå med grovere alurammer. Det er ikke rammevekt som er briste eller bære, men på hjul du faktisk merker det i praksis. Dette blir aldri XC racing-sykler. Tyngre ramme gir også bedre forhold mellom avfjæret og uavfjæret vekt for dempernes ytelse. 

Men vil si han er ganske upresis hvis han synes en ramme på 4 kg uten demper er slightly heavier. Scott sin utfor ramme veier ca 2,7. Jeg har jobbet med fly/helikopter jeg også, hvis han mener så store differanser er slightly så er det kanskje greit han ikke jobber med det lengre 😉

Tviler ikke på at syklene sikkert er bra, men måten han skriver på gjør sitt til at han virker som motsatt av en ekspert i mine øyne (selv om han sikkert har peiling).

Endret 9. november 2023 av Olechr

[baronKanon]

Olechr skrev (10 timer siden):

Men vil si han er ganske upresis hvis han synes en ramme på 4 kg uten demper er slightly heavier. Scott sin utfor ramme veier ca 2,7. Jeg har jobbet med fly/helikopter jeg også, hvis han mener så store differanser er slightly så er det kanskje greit han ikke jobber med det lengre 😉

Tviler ikke på at syklene sikkert er bra, men måten han skriver på gjør sitt til at han virker som motsatt av en ekspert i mine øyne (selv om han sikkert har peiling).

Endurorammer flest i alu er sammenlignbart med denne. De ligger ofte på 3,5+ i medium uten demper. Har nemlig alltid en liten lyst på noe nytt, og sjekker gjerne vekt på rammer, og de er ikke spesielt lette noen av dem. Scott er ikke representativt for resten, siden de har store ressurser tilgjengelig for optimalisering av produksjon og konstruksjon. Det er også mange karbonrammer som ligger over 3kg i medium. XL er en del mer materiale enn M.

Vekt på ramme har svimlende lite å si for de fleste av oss. Du merker mye mer på hjul og dekkvalg. 

Endret 10. november 2023 av baronKanon

[Olechr]

baronKanon skrev (26 minutter siden):

Endurorammer flest i alu er sammenlignbart med denne. De ligger ofte på 3,5+ i medium uten demper. Har nemlig alltid en liten lyst på noe nytt, og sjekker gjerne vekt på rammer, og de er ikke spesielt lette noen av dem. Scott er ikke representativt for resten, siden de har store ressurser tilgjengelig for optimalisering av produksjon og konstruksjon. Det er også mange karbonrammer som ligger over 3kg i medium. XL er en del mer materiale enn M.

Vekt på ramme har svimlende lite å si for de fleste av oss. Du merker mye mer på hjul og dekkvalg. 

Sånn sett har han kanskje rett i det han skriver om de veier ca det samme som alu (Spectral alu feks veier 3 kg), men er ikke det jeg kommenterer. Han skriver at de er litt tyngre enn carbon og det er jo i beste fall feil. Selv om Scott er lette, så er det mange (alle) merker som lager carbon rammer på godt under 4 kg uten demper. Moondraker sin utfor ramme er jo under 4 kg med demper..

 

På måten han skriver så virker han jo bare sutrete. 😛