Har du tænkt over, hvad der er under lakken på din cykel? Der var en gang, hvor en lille mærkat på stellet fortalte, hvem der havde leveret stålrørene til cykelbyggeren – f.eks. Reynolds eller Columbus – hvor lakken skjulte de mange timers håndværk, der lå bag.

I dag har Treks kulfibercykler det skjulte håndværk til fælles med de gamle cykler af stålrør, selvom det ikke er noget, man lige tænker over. Cyklerne designes på computer, CFD-vurderes og FEA-analyseres, og de resulterende stelformer maskinfremstilles nøjagtigt efter designet.

Produktionen af kulfibercykler i Treks hovedsæde i Waterloo har ændret sig gennem årene fra at lime præformede kulfiberrør i aluminiumsmuffer i 1988 til en ny proces helt fra bunden, hvor der anvendes forskellige støbeformer i kombination med forskellige kulfibermaterialer til at fremstille et 100% nøglefærdigt slutprodukt i håndværksmæssig topkvalitet.

Og på trods af den raketvidenskab, vi anvender, bliver cyklerne faktisk fremstillet af en plade fladt kulfibervæv, 100% i hånden. Der er ingen eksterne producenter af rør eller muffer involveret, og paradoksalt nok er det, der fremstilles hos Trek i dag, en mere håndbygget cykel end nogensinde før.

Processen er noget mere avanceret end blot at presse kulfiberrør ned i en form med epoxyharpiks, selvom den faktisk starter med støbeforme. Fremstillingen af specialforme til Trek foretages af et teknikerteam under ledelse af Jay Thrane. Støbeformene fremstilles i den røde lade på farmen i Waterloo, hvor Dick Burke og Bevil Hogg i sin tid grundlagde Trek – og hvor tusindvis af stålcykler blev fremstillet i 70'erne. Her i den gamle lade fremstiller de nu støbeforme, som bruges til at fremstille tusindvis af kulfiberstel. Hver eneste af støbeformene er lavet af en massiv klump aluminium eller stål, alt efter hvad de skal anvendes til, og de CNC-bearbejdes på stedet til den ønskede komponentform. Dernæst følger det vanskelige. I takt med at stellene får stadigt mere avancerede former, bliver det mere og mere vanskeligt at fremstille støbeformene. I starten producerede støbeformsanlægget 5 støbeforme om ugen. I dag kan de, trods flere maskiner og døgndrift, producere højst 1-2 forme, fordi de nye steldesign er utroligt komplekse.

"Når støbeformene er transporteret en halvanden kilometers penge mod vest til kulfiberlaboratoriet, kan det magiske sorte guld bearbejdes. Bortset fra teknikken har processen med at oplægge et kulfiberstel meget til fælles med kjolesyning. Rent procesmæssigt minder det nok mere om en syerskes arbejde end den traditionelle metode med at bygge et stålstel af rør og muffer.

Jim Colegrove, ingeniør i produktion af kulfiberkomposit, forklarer: “Vi har noget meget avanceret software. I første omgang bruger vi CAD og designer den 3D-form, som er til stellet. Jeg kan opdele dette stykke i bestemte felter og dernæst fladgøre dem i netform et perfekt mønster, som jeg så kan lægge tilbage i støbeformen, og jeg ved, at det passer nøjagtigt i formen. Vi kalder mønstret for en flad præform, som dernæst fræses ud på vores cnc-fræsebord.”

Præformene er afgørende for at opbygge styrke, hvor der er brug for det, og reducere vægten, hvor der ikke er brug for styrke, fordi teknikerne vælger den rette materialetype til hver enkelt udformning og anvendelse. Kulfiberspecialister hos Hexcel har fremstillet alt Treks Waterloo kulfibermateriale, og det har de gjort i næsten 25 år. Det er udelukkende amerikansk fremstillet kulfiber fra Salt Lake City i Utah, der leveres som standardmodul, middelmodul, højmodul eller ultrahøjmodul. Det kan være væv eller ensrettet, alt efter den tiltænkte anvendelse.

Tidligere rumfartsingeniør Jim Colegrove forklarer de forskellige produktegenskaber.

Vi bruger væv – det der almindelige, skakternede kulfibervæv – de steder, hvor der er høj belastning eller store stødpåvirkninger, fordi vævet har en enestående egenskab. Det er lidt ligesom ripstop-nylon: det er mere skadestolerant. Det er desuden langt mere konformt på meget stramme overfladekonturer. Ensrettet kulfiber er, som navnet siger: fibre, der løber i én retning. Og det er fleksibelt, i fiberretningen, men det gør det vanskeligere at lave komplekse former. Hvert materiale har sine stærke og svage sider, og det kræver erfaring og teknisk færdighed at opbygge strukturerne optimalt.""

Hex-MC er f.eks. et enestående materiale bestående af kortere, huggede fibre. De kastes ned på en plade i et meget vilkårligt mønster, der simulerer en opbygning. Derefter kan vi formgive fiberen yderst effektivt til uhyre komplekse former, fordi vi ikke har med lange, endeløse fibre at gøre. Men dette materiale har ikke nær den styrke eller stivhed, som ensrettet kulfiber eller væv har. I modsætning hertil kan vi tage krankboksen som eksempel. Den udsættes for kraftige vridnings- og bøjekraftpåvirkninger på grund af kronrørsbelastningen og den belastning, der påføres af rytteren. Derfor skal den være meget bøjningsstiv og stærk. Og derfor påsætter vi små strimler høj- eller ultrahøjmodulmateriale disse steder for at styrke dem.”"

Når man ser på et kulfiberstel, får man nemt den tanke, at det er lavet ligesom et modelfly af plast. Men det er en langt mere kompliceret sag. Til stellet på en Madone landevejscykel går der ca. 180 præformer (eller enkeltstykker kulfiberplade), som kan oplægges i lag for at øge styrken, hvor det er nødvendigt. Til en Session downhill-model er der 238 præformer, som hver især består af 2-12 kulfiberlag (enten ensrettet, væv eller Hex-MC). Det indebærer kompliceret skærearbejde. Kulfiber er et fantastisk materiale, men det kræver stor teknisk færdighed at gøre det rigtigt. Uden den nødvendige ekspertise risikerer man, at opbygningen enten bliver for tung eller konstruktionsmæssigt svag.

Dette kompliceres yderligere ved, at præformene typisk vokser i størrelse i takt med stelstørrelserne. Og det kan kræve yderligere materiale, når der skal tages højde for de belastninger, som tungere ryttere udsætter cyklerne for. Men selv de kraftigst forstærkede dele af et stel har kun en godstykkelse på omkring 1,5 mm.

De sande håndværkere i Treks produktionsafdeling for kulfiberprototyper hedder Kelly Stone og Sue Moe, som til sammen har 46 års erfaring i at støbe kulfiber. Materialet er lidt i retning af en plade blød karamel, fordi det er klæbrigt og bøjeligt, og det bliver blødere ved opvarmning.

Som Kelly Stone forklarer, skal hun blot mærke kulfiberpladerne i sine erfarne hænder for at vurdere, om de er egnet til formålet.

Man kan helt klart mærke forskel på de forskellige materialetyper, hvad der ikke er egnet, og om der er nok harpiks eller for meget. Ingeniørerne fortæller os altid, hvilke oplægninger vi skal bruge, de forskellige bestanddele til hver test. Men efter vurderingen kan vi lave ekstra emner til hvor som helst i konstruktionen og derefter teste dem.""

Kelly og Sue kender processen ind og ud: afkøletiderne, idealtemperaturerne, hvor langt man kan presse materialet. Baseret på deres store erfaring kan de give Jim og hans ingeniører brugbare tilbagemeldinger på, hvad der vil fungere og ikke fungere ved oplægning af fiberen. En stor del af dette arbejde er ikke kun videnskab erfaring tæller alt hos Trek. De har fremstillet og testet så mange stel, at de har et kæmpemæssigt forspring, når det gælder udvikling af stel, med alle disse data.

Ham med skakternet fordeler formolie i en støbeform og lægger en præform i hulrummet. Han forklarer de næste trin i processen. Alt efter udformningen bliver der ilagt bælge, og hele molevitten lukkes til og lægges i presserne. Her bliver fibrene bogstaveligt talt mast ud, så materialet formes, samtidig med at overskydende harpiks fjernes.

Til stellet til den nye Session downhill-mountainbike er der 40 forskellige præforme bare til én vippearm. På samme måde som en syerske kan vælge at bruge skrålægget i et stof til at sy den helt rigtige pasform eller struktur, opbygges kulfiber i støbeformen, så der opnås de stærkeste (og letteste) resultater. Bare det at oplægge en støbeform til et enkelt emne, f.eks. en svingarm, tager ca. 10 minutter, så hvis man tror, at formstøbt kulfiber er hurtigere og nemmere at fremstille end en cnc-bearbejdet aluminiumskomponent, kan man godt tro om. Når alle delene er blevet renset og lagt til afkøling, kan den næste fase i processen gå i gang.

For en Madones vedkommende er de formstøbte dele bemærkelsesværdigt hurtige at samle. Der anvendes epoxylim til at pålime de forskellige stag, krankboksen og delene til den forreste triangel ved hjælp af en varemærkebeskyttet, såkaldt Step Joint"-konstruktion, hvor samlingerne har den samme tykkelse som det gennemgående rør, så samlingen hverken forøger vægten eller ændrer køreegenskaberne. Hele molevitten bliver derefter placeret i en opspændingsanordning og brændt i en ovn. Efter hærdning kan stellet kontrolleres for korrekt sporing og dernæst sendes videre til næste fase: lakeringen og den afsluttende finish, hvor alt håndværket og teknologien bliver skjult – på et marked, hvor man forlanger stadigt mere for mindre, som Jim forklarer."

“Jeg bliver ofte spurgt, hvorfor Trek stadig bygger stel her, når hele branchen forlængst har rykket teltpælene op i USA – inkl. faktisk en stor del af Treks stel. Hvorfor har vi stadig fabrikken her? Mit svar er det samme hver gang. Man kan ikke bygge forskellige produkter og bedre produkter, når man ikke helt forstår videnskaben bag. Og den eneste måde, hvorpå man kan forstå, hvordan stel og kulfiberkonstruktioner reelt fungerer, er ved selv at bygge dem. For at videreudvikle vores design er det nødvendigt, at vores ingeniører fremstiller støbeforme, oplægger kulfiberen og ser konstruktionerne komme til live. Det er virkelig dyrt at bygge noget her på fabrikken, men produkterne bliver bedre af det. Alle vores produkter er bedre, fordi vi ved, hvordan vi bygger dem, og kan bygge dem. Og det skyldes, at vi gør det selv. Vi kan ikke vente på, at andre rykker grænserne og viser os, hvordan man gør. Vi fører an. Det har Trek gjort, lige siden jeg startede her i 1990. Det er derfor, jeg arbejder her.”