Karbon z Hronova

Používání uhlíkových vláken pro stavbu rámů a komponentů je dnes již zcela běžnou praxí. Každá větší značka má v nabídce alespoň jedno karbonové kolo, nebo rám s karbonovou zadní stavbou. Tento materiál je totiž při stavbě rámu možno klást tak, aby se získaly požadované vlastnosti. Karbonový rám je pak ve finále lehčí než duralový, je schopen pohltit mnohem větší množství vibrací, takže poskytne komfortnější svezení a zároveň je dostatečně tuhý. Velcí výrobci s ním pracují již řadu let, ale najdou se i tací, kteří si z něj postaví rám i doma. Ne nadarmo se říká „zlaté české ručičky“, v tomto případě by se spíš dalo říci karbonové ručičky. Již delší dobu se k nám dostávaly informace, že závodník týmu Rock Machine – Cyklomax Véna Hornych, má doma vlastnoručně vyrobený karbonový rám, který již dva roky bez problémů jezdí. Protože Vénu známe, podívali jsme se na jeho karbonový výtvor zblízka.

Dva roky stará historie

Véna studuje strojárnu v Liberci, se zaměřením na tváření kovů a plastů, tedy přímo souvisejícím s umělými vlákny a jejich použitím v různých konstrukcích. Takže odtud čerpá veškeré svoje odborné znalosti spojené s karbonem. Jeho bratr, který mimochodem také závodí, studuje stejný obor. Takže rodinná výroba karbonového rámu má ideální podmínky. Ty ještě doplňuje jejich otec, který se zabývá návrhy a výrobou forem pro slévárenské účely. Takže můžeme začít splétat rám. První použití karbonu bylo před několika lety, kdy Véna dostal při závodě kamenem do spodní tenkostěnné trubky jeho biku a ta praskla. Následovala koupě karbonové tkaniny a okarbonování prasklého místa. Tím získali první zkušenosti a vyzkoušeli si možnosti karbonu. Na takto spraveném rámu jezdil Véna ještě dva roky, než dostal kamenem do stejného místa a rám opět povolil. To byl impuls pro stavbu vlastního celokarbonového rámu.

Základem bylo vytvoření formy, neboli kopyta, na které se karbonová tkanina namotává. Jsou dva druhy kopyt, pozitivní a negativní. Hornychovi zvolili pozitivní kopyto, kdy se na formu z tvrdého stavebního polystyrenu ve tvaru rámu namotává karbonová tkanina. Tomu samozřejmě předcházelo vybrání vhodné geometrie. Díky závodním zkušenostem zvolili jakousi střední cestu, která byla vyhovující. Po zhotovení nákresu bylo potřeba svařit stolici, která by držela kopyto v přesné pozici. Něco jako rámová stolice pro sváření rámu. Protože chtěli vyrobit rám v provedení monokok, bylo třeba udělat vše přesně. Někteří výrobci totiž lepí karbonové rámy dohromady z jednotlivých částí, které potáhnou vrchní jednolitou pohledovou vrstvou, takže to jako monokok pouze vypadá.

Jak se motá rám

Do polystyrénového kopyta byla zakomponováno pouzdro středového složení. To nezbylo než vyříznout ze starého rámu a nechat na něm jen malé výstupky po odstraněných trubkách, za které se vlákna při namotávání opřela, aby nebylo veškeré namáhání ve spoji závislé pouze na lepidle, ale aby byl spoj jištěn i mechanicky. Stejně tak na tom byly i zadní patky, které u rámu nejsou jištěny žádným šroubem. Staré patky jsou provrtány a otvorem se při pletení protáhnou vlákna tkaniny pro jejich bezpečné zajištění k zadní stavbě. Následovalo namotávání základní tkaniny na celý rám. Vlákna směrovali podle určení výpočtu pro zjištění namáhání jednotlivých částí rámu při zatížení a také podle vlastních zkušeností, kde jim jaký rám v minulosti praskl. Jestliže veškeré přípravy zabraly spoustu času, samotné namotání jedné vrstvy na kopyto trvalo zhruba 4 hodiny. To je zhruba čas, po který je možné pracovat s pryskyřicí pro vytvrzení tkaniny, než začne tvrdnout. Veškerý postup ještě konzultovali s firmou Havel z Olomouce, která vyrábí karbonové díly pro letadla a vozy WRC. Ta dodala také potřebnou tkaninu pro výrobu rámu a hodně informací z vlastních zkušeností s karbonem. Po namotání první vrstvy následovala ještě druhá a finální dokončení. Rám byl určen pro kotoučové brzdy, protože zakomponování čepů na véčka bylo technologicky velmi obtížné. Hotový rám bylo ještě třeba tepelně upravit, aby se při změnách teplot nepoškodil. Karbonový rám je totiž v podstatě amorfního charakteru, tedy něco jako vosková svíčka. Tu když necháme na slunci nějak zatíženou, tak se nám působením teplot prohne. Stejnou vlastnost, ale ve zcela jiných hodnotách mají i kovy, ale tam se tudíž nic takového při běžných teplotách nestane. Změknutí duralového rámu po několika sezónách je ale známá věc. Proto bylo třeba karbonový rám ještě tepelně vytvrdit, aby měl při vysokých teplotách stálé vlastnosti. Těžko bude někdo jezdit v 60 stupních nad nulou, ale jistota je jistota. Takže sestrojení vlastní pece umožnilo upravit rám při teplotě do 100 °C. Tím se pryskyřice finálně vytvrdila a na rám může pražit slunce, aniž by měl tendenci se chovat nějak jinak než v mrazivých dnech. Žádný rám ale podle Vény není věčný, sám jich už hezkou řádku odrovnal. I když jsou jednotlivá vlákna obalena pryskyřicí, dochází u nich k mikropohybům a tím jak jsou překřížena se navzájem přeřezávají. To je ale běžná únava karbonových rámů.

Hotový rám putoval na nastříkání a mohlo se testovat. Ne, že by mu Véna zpočátku nevěřil, ale pro jistotu jezdil v obyčejných pedálech, aby mohl rychle vystoupit, pokud by něco nevydrželo. Po absolvování skoku ze schodů vysokých asi 130 cm si rám získal důvěru. Všechno vydrželo a Kolo má nyní najeto zhruba 10 tisíc kilometrů, přičemž mladší z Hornychů na něm v loňském roce absolvoval Rallye Sudety, což je dostatečná prověrka odolnosti. Já se svými 85 kilogramy jsem si na něm celkem pohověl, aniž by se pode mnou kroutil. Jejich karbonový prototyp váží ve velikosti 19 palců 1470 gramů včetně laku. S váhou by samozřejmě nebyl problém hnout směrem dolů, ale Véna dává přednost výdrži a odolnosti. Zatím se chystá stavět teprve druhý kousek, který bude vychytanější. Materiál už má doma, ale není to laciná záležitost. Karbonová tkanina a pryskyřice přijdou zhruba na 10 tisíc a to nepočítá další věci. Například zadní patky se budou muset vyfrézovat nebo vypálit laserem, což taky něco spolkne.

Ačkoliv rám vypadá složitě, jeho výrobu zvládli doma na jedničku. Horší je to se sedlovkou, udělat kvalitní karbonový model je velmi náročné. Sedlovka totiž díky karbonu pruží, ale v místě, kde je sedlová objímka je její stěna navíc namáhána zvenku a v tomto místě dochází k borcení stěny. Pokud by sedlovka praskla, může to mít horší následky než prasklina na rámu. Spoj karbonové trubky se sedlovým zámkem je bez problémů, ale udělat sedlovku s tenkou stěnou kvůli váze, ale zároveň odolnou proti poškození je složitější. Takže sedlovky jsou zatím ve vývoji. Ale už se těšíme na nový rám, snad se povede minimálně jako ten, který jsem zkusil. 

 Jirka