Hi-Ten?

[tavasti]

lisäämällä laminaattiin hiukan hiilikuitua, sitä voi nimittää hiilikuiturungoksi ja siitä saa paljon paremman hinnan samalla työllä.

Mikä sinua siinä hiilikuitutyössä epäilyttää. Ei se muuten poikkea lasikuituhommasta, kuin siinä, että se hiilikuitu on mustaa.

No olen antanut itselleni kertoa, että hiilikuidusta tulee ihan kelvoton jos sitä tehdään samoin menetelmin kuin lasikuitua, eli paine/alipaine on pakollinen ja onko hiilikuidun kanssa kuidun ja hartsin suhdekkin tarkempi kuin lasikuidun kanssa?

Lasikuidun kanssa laidasta aloitetaan, ja aletaan tehdä. Jos alkupää on jo kuiva kun loppua tekee niin eipä haittaa.

Mutta kiitos tiedoista joka tapauksessa

[jori]

lisäämällä laminaattiin hiukan hiilikuitua, sitä voi nimittää hiilikuiturungoksi ja siitä saa paljon paremman hinnan samalla työllä.

Mikä sinua siinä hiilikuitutyössä epäilyttää. Ei se muuten poikkea lasikuituhommasta, kuin siinä, että se hiilikuitu on mustaa.

No olen antanut itselleni kertoa, että hiilikuidusta tulee ihan kelvoton jos sitä tehdään samoin menetelmin kuin lasikuitua, eli paine/alipaine on pakollinen ja onko hiilikuidun kanssa kuidun ja hartsin suhdekkin tarkempi kuin lasikuidun kanssa?

Lasikuidun kanssa laidasta aloitetaan, ja aletaan tehdä. Jos alkupää on jo kuiva kun loppua tekee niin eipä haittaa.

Mutta kiitos tiedoista joka tapauksessa

Kyllä siihen lasikuidusta laminointiinkin pätee nuo samat viisastelut noista paineista ja lujite/matriisi suhteesta. Paljon parempi tulee paineella ja lujitetta pitää olla mahdollisimman paljon. Se, ettei hiilijkuitulaminaattia haluta tehdä ruiskuttamalla, merkitsee ainoastaan sitä, että kallista lujitemateriaalia ei kukaan halua tärvätä laminaattiin, jossa on kovin vähän lujitetta ja sekin vähän huonosti sitoutunutta. Laminaatin lujuus ja jäykkyysarvot vaihtelevat todella paljon lujitepitoisuuden mukana.

Kyllä nuo meidän Remmi tiimi, eli porukka, joka kilpailee bensan pihistyskisoissa MM-tasolla, laminoi hiilikuitunsa ihan käsin vaan niin kuin lasikuitulaminaatin ikään. Samoin kaverit, jotka tekivät laskuvarjohyppyjen kuvausta varten kamerakypäriä. Ei siinä hiilikuidussa mitään pelättävää ole, sitäpaitsi hintakin laskee kaiken aikaa.

Jori

[tavasti]

Kyllä siihen lasikuidusta laminointiinkin pätee nuo samat viisastelut noista paineista ja lujite/matriisi suhteesta. Paljon parempi tulee paineella ja lujitetta pitää olla mahdollisimman paljon. Se, ettei hiilijkuitulaminaattia haluta tehdä ruiskuttamalla, merkitsee ainoastaan sitä, että kallista lujitemateriaalia ei kukaan halua tärvätä laminaattiin, jossa on kovin vähän lujitetta ja sekin vähän huonosti sitoutunutta.

Pikaisesti vilkaisten (www.kevra.fi oli ensimmäinen paikka mistä keksin tarvikkeita saatavan), eihän se hiilikuitu-väkästely ihan halpaa ole.
Hiilikuitu itsessään näyttäisi maksavan 80-180E/kg, epoksi noin 30E/kg.
Noista jos kasailee vaikka 6 kg painavan rungon kelvollisella 1:1 suhteella, hintaa tulee yli 500E pelkistä aineista! Ja jos protosta tulee susi, kaikki menee roskiin.
Noilla hinnoilla pitänee protoilla raudan kanssa.

EDIT: Jos kerran lasikuitu on tarpeeksi lujaa, niin paljonko siihen pitäisi laittaa sekaan hiilikuitua että tulisi tarpeeksi jäykkää? Ja pitäisikö sideaineen olla polyesteriä vai epoksia, niilläkin on hintaero.
Lasikuitu maksaa noin 1/10 hiilikuidusta, ja polyesteri 1/3 epoksista.

Ja paljonko jäykkyyteen auttaisi riittävän suuret 'putken' halkaisijat, 100mm runkoputki?

[tavasti]

Ja paljonko jäykkyyteen auttaisi riittävän suuret 'putken' halkaisijat, 100mm runkoputki?

No, tähän jori taisi jo aikaisemmin vastata, että ei onnistu.

[Teemu Kalvas]

Renkaiden pitokyky asettaa rajan sitä kautta tuleville sivuvoimille jos ei rotvallitörmäyksiä lasketa. Näissä yllättävissä ylikuormitustapauksissa lujalla perusmateriaalilla on kieltämättä etunsa, ei oikeastaan muulloin.

Jos pyörällä ajetaan vain tiellä, näitä suuria sivuvoimia ei voi syntyä paitsi tilanteessa joissa pyörän hajoaminen jää sivuhuomiolle kun kuskia ajetaan sairaalaan. Sen sijaan tien ulkopuolella ajaessa merkittävät sivuvoimat ovat aika yleisiä. Jos esim. ajaa jotain täysin maantiepyörälläkin ajettavissa olevaa metsäpolkua jossa on harvakseltaan kivenmurikoita ja juuria, silloin tällöin helposti kolhaisee jomman kumman pyörän kiveen niin että kivi heittää pyörää yllättäen sivuttain 5-10 senttiä. Tämä ei ole edes pystyssäpysymisen kannalta mikään ongelma, mutta sivuvoimat osumahetkellä ovat puhtaaseen asfalttiajoon verrattuna valtavat. Maasto- ja yleispyörät tosin yleensä mitoitetaan kyllä tällaiseen ajoon, muutenhan ne palautuisivat valmistajalle mustan silmän kera.

[jori]

Ja paljonko jäykkyyteen auttaisi riittävän suuret 'putken' halkaisijat, 100mm runkoputki?

No, tähän jori taisi jo aikaisemmin vastata, että ei onnistu.

En ainakaan tarkoittanut sanoa, ettei onnistu, vaan että ei kannata, jos on rakentamassa kevyintä mahdollista pyörää. Hiilikuiturunko on saman työn takana (ainakin periaatteessa) ja rakenteesta tulee helposti sekä lujempi että jäykempi. Materiaalikustannus ei ole merkittävä, jos työstä maksetaan palkkaa (suomessa). Protoa varten kannattaa tinkiä minimaalisen painon tavoittelusta ja tehdä lasikuidusta. Eihän se ns hiilikuiturakennekaan juuri koskaan ole hiilikuitua kuin nimeksi. Hiilikuitu lisätään usemmiten teippimäisinä nauhoina, jotka liimaillaan lasikuiturakenteen sisään jäykistämään vain tiettyjä suuntia.

Asettamalla jonkin muun kuin keveyden optimoinnin kohteeksi, tilanne muuttuu toiseksi.
Jos esimerkiksi rakennetaan tietyn kohtuullisen painoinen maksimiluja (ei mee rikki) pyörä, on lasikuitulaminaatti kärkipäässä.
Oikeastaan kaikilla materiaaleilla hankalimman rajoitteen optimirakenteen saavuttamisen esteeksi muodostaa ohuin mahdollinen seinämä. Tässäkin lähinnä sekundaaristen kuormitusten kestävyys. Pyörä kestää siis aina ajokuormitusta, mutta nostelu ja pakkaaminen auton paksiin aiheuttavat pistekuormia, jotka voivat rikkoa kovin ohutseinäisen putken kyljen.

Jos taas lähdetään maltillisemmasta lähtökohdasta ja tehdään lasikuitulaminaatista riittävän paksu kestämään sekundaarikuormitus ja sen jälkeen muotoilulla ja mitoilla maksimoidaan jäykkyys ja yhtaikaa minimoidaan paino, saadaan aikaan ihan käypäinen pyörä, jota eivät ainakaan ajokuormitukset riko. Varsinkin vaahtoytimen ympärille laminoimalla riittävä seinämänpaksuus voi hyvinkin olla millin luokkaa, eikä rungon paino siltikään nouse alumiinirunkoa korkeammalle. Joka tapauksessa se on kevyempi, kuin vastaavan jäykkyinen teräsrunko millin seinämällä.

Verrataan millisellä seinämällä olevia putkia, jotka tuottavat saman jäykkyyden:
Materiaali--halkaisija--paino
Teräs------ 40------0,744-
Alumiini-----57,2----0,373-
Lasikuitu----66------0,311-
Hiilikuitu----46,6-----0,165-

jos taas verrataan lujuuden suhteen, mitat ovat erilaiset, mutta ei niin kovin paljon. Tuosta päättäelemällä päätyy siihen johtopäätökseen, että lasikuidusta voi hyvinkin tehdä nojapyörän rungon vaikka seinämä olisi välillä paksumpikin, eikä se siitä huolimatta ole liian painava. Tehdäänhän teräksestäkin nojapyörän runkoja.

Tuon merkitys, että jäykkyys riippuu putken halkaisijan kolmannesta potenssista, tahtoo vaan olla niin vaikea käsittää. Pienikin halkaisijan muutos tuo heti rajusti lisää jäykkyyttä. Seinämän vahvuuden kasvatus lisää jäykkyyttä vain lineaarisesti. Materiaali kannattaa siis sijoittaa valmistustekniikan rajoissa riittävän etäälle.

Laitan tähän vielä yhden taulukon materiaalien ominaisuuksista.
------------€/kg---E/GPa---σm / MPa---ρ/ kg / m3
Teräs-------0,70---210------520-------7850
Alumiini-----3,30----70----- 300-------2770
Lasikuitu----33-----45------1000------2000
Hiilikuitu-----200---130-----2000------1500

Jori

[jori]

Renkaiden pitokyky asettaa rajan sitä kautta tuleville sivuvoimille jos ei rotvallitörmäyksiä lasketa. Näissä yllättävissä ylikuormitustapauksissa lujalla perusmateriaalilla on kieltämättä etunsa, ei oikeastaan muulloin.

Jos pyörällä ajetaan vain tiellä, näitä suuria sivuvoimia ei voi syntyä paitsi tilanteessa joissa pyörän hajoaminen jää sivuhuomiolle kun kuskia ajetaan sairaalaan. Sen sijaan tien ulkopuolella ajaessa merkittävät sivuvoimat ovat aika yleisiä. Jos esim. ajaa jotain täysin maantiepyörälläkin ajettavissa olevaa metsäpolkua jossa on harvakseltaan kivenmurikoita ja juuria, silloin tällöin helposti kolhaisee jomman kumman pyörän kiveen niin että kivi heittää pyörää yllättäen sivuttain 5-10 senttiä. Tämä ei ole edes pystyssäpysymisen kannalta mikään ongelma, mutta sivuvoimat osumahetkellä ovat puhtaaseen asfalttiajoon verrattuna valtavat. Maasto- ja yleispyörät tosin yleensä mitoitetaan kyllä tällaiseen ajoon, muutenhan ne palautuisivat valmistajalle mustan silmän kera.

Kyllähän ne ovat toki suuria voimia siellä metsässä, mutta niin ne ovat sivuvoimat asfaltillakin. Kolmipyörässä on helposti havaittavissa, että sivuvoimat voivat usein ylittää jopa saman pyörän pysty kuormituksen. Kitkakerroin voi ylittää arvon 1.

Kaksipyöräisellä sivuvoimat ovat rajun tuntuisia, mutta vastavoiman puuttuessa nämä sivulle heittämiset eivät kuitenkaan tuota mitään mahdottomia rasituksia pyörän rakenteelle. Pyörä on alhaalta varsin kevyt sivulle heitettävä. Kolmipyörällä metsässä ajettaessa tilanne verautuu sitten enemmän tuohon rotvallirreuna-ajeluun, jonka voimia on sitten jo vaikeampi arvioida.

Jori

[tavasti]

Protoa varten kannattaa tinkiä minimaalisen painon tavoittelusta ja tehdä lasikuidusta. Eihän se ns hiilikuiturakennekaan juuri koskaan ole hiilikuitua kuin nimeksi. Hiilikuitu lisätään usemmiten teippimäisinä nauhoina, jotka liimaillaan lasikuiturakenteen sisään jäykistämään vain tiettyjä suuntia.
...
Laitan tähän vielä yhden taulukon materiaalien ominaisuuksista.
------------€/kg---E/GPa---σm / MPa---ρ/ kg / m3
Teräs-------0,70---210------520-------7850
Alumiini-----3,30----70----- 300-------2770
Lasikuitu----33-----45------1000------2000
Hiilikuitu-----200---130-----2000------1500

Tuollaisen 'vähän hiilikuitua' rungon materiaalikustannus ei ole kohtuuton.

Tuossa taulukossa minusta lasikuidun ja hiilikuidun hinnat ovat rivakasti yläkantissa, jos puhutaan pelkistä aineista.
Lasikuitu ja polyesteri maksavat pienissäkin erissä alle 10E/kg, tuo 33E/kg riittäisi jo Lasikuitu+Epoksi+nimeksi hiilikuitua runkoon.
Hiilikuitu-rungolle aineiden hinnaksi tulisi ehkä luokkaa 100E/kg

Onko jokin este käyttää polyesteriä hiilikuidun kanssa? Vai onko pakko käyttää epoksia jos sekaan on tulossa hiilikuitua?

Tuollainen lasikuitu-runko voisi olla ihan kokeilemisen arvoinen juttu, homma ei sinänsä vaatisi mitään erikoistyökaluja.
Alumiini olisi toki mainio materiaali, kevyttä ja edullista. Tosin biltema väittää halppis-miggiensä sopivan myös alumiinin hitsaamiseen, jota en kyllä usko.

Tietysti työkustannukset huomioiden ei materiaalikustannuksella ole juurikaan merkitystä (ainakaan komposiiteissa), mutta ei täällä kukaan kai ole nojapyörätehdasta perustamassa?

[visiopetteri]

Hiilikuitua ei kannata pilata polyesterillä. Ei ole ideaa laittaa lujaa ja kallista hiilikuitua, jos ei käytä epoksia. Toi on vähän sama kun laittas johonkin mummo-malliseen pyörään titaanipultit . Kun säästää jossain väärässä paikassa, niin lopputulos ei ole välttämättä mikään kovin kummonen -tosin saapahan ainakin rahaa palamaan..

[tavasti]

Hiilikuitua ei kannata pilata polyesterillä. Ei ole ideaa laittaa lujaa ja kallista hiilikuitua, jos ei käytä epoksia.

No jos se on noin selvää, niin kerro vielä miksi? Ja onko lasikuidunkin kanssa parempi käyttää epoksia?

Edit: no surffasin asian perässä toisenkin tovin. En mitään selkeää ja tarkkaa tietoa ominaisuuksista, mutta kai se niin olisi että epoksin kanssa olisi syytä mennä oli kuitu mitä vaan. Ehkä.

[jori]

Tuollaisen 'vähän hiilikuitua' rungon materiaalikustannus ei ole kohtuuton.

Tuossa taulukossa minusta lasikuidun ja hiilikuidun hinnat ovat rivakasti yläkantissa, jos puhutaan pelkistä aineista.
Lasikuitu ja polyesteri maksavat pienissäkin erissä alle 10E/kg, tuo 33E/kg riittäisi jo Lasikuitu+Epoksi+nimeksi hiilikuitua runkoon.
Hiilikuitu-rungolle aineiden hinnaksi tulisi ehkä luokkaa 100E/kg

Onko jokin este käyttää polyesteriä hiilikuidun kanssa? Vai onko pakko käyttää epoksia jos sekaan on tulossa hiilikuitua?

Tuollainen lasikuitu-runko voisi olla ihan kokeilemisen arvoinen juttu, homma ei sinänsä vaatisi mitään erikoistyökaluja.
Alumiini olisi toki mainio materiaali, kevyttä ja edullista. Tosin biltema väittää halppis-miggiensä sopivan myös alumiinin hitsaamiseen, jota en kyllä usko.

Tietysti työkustannukset huomioiden ei materiaalikustannuksella ole juurikaan merkitystä (ainakaan komposiiteissa), mutta ei täällä kukaan kai ole nojapyörätehdasta perustamassa?

Nuo taulukon hinnat on meidän yhden kurssin harjoitustyöohjeesta, ja paitsi vanhat ja päivittämättömät, myös kuvaavinaan osin työkustannuksia, kun tuote on kotelopalkki.

Tuon matriisimateriaalin ominaisuudet pitäisi olla sellaiset, että sen murtovenymä on suurempi kuin lujitteen, ettei laminaatti, matriisin murtumien takia, pehmene kuormitettaessa, vaan repeää reilusti, vasta kun lujitteen murtokuorma ylittyy.

Molemmat noista hartseista täyttävät nuo ehdot myös lasikuidun kyseessä ollen, puhumattakaan hiilikuidusta, jonka murtovenymä on paljon pienempi, kuin lasikuidun.

Polyesterihartsia voi siis vallan hyvin käyttää myös hiilikuidun kanssa. Lopputulos ei toisin ole ihan aivan yhtä luja, ja murtuma erilainen, mutta jäykkyyden ja kuormitusten kestävyyden kannalta, olennaista eroa ei tässä tarkoituksessa ole. Aramiidi kuitujen, ja muiden suuren venymän lujitteiden, yhteydessä polyesteri-styreeni-hartsi on kuitenkin ilman muuta pois laskuista.

Kuitumateriaali, oli se sitten lasia tai hiiltä, kannattaa pyörän runkoon olla joka tapauksessa kudottua kangasta tai nauhaa, ei mitään katkokuitumattoa, jonka kastelemiseen menee hartsia aivan liikaa. Katkokuitua enintään ohueen pintamattoon, jos tarvitaan sileää lamioinitpuolta.

Itse käyttäisin epoksihartsia, koska aikanaan sain tarpeekseni polyesterin silloittamiseen käytettävästä styreenistä, joka on vahva liuotin ja tuntuu liuottavan myös aivoja. Epoksissa ei tätä ongelmaa ole, joten jos nyt tekisin kuitulaminointeja käyttäisin matriisina epoksia. Tämä johtuu kuitenkin vain herkistymisestäni styreenille, ei rakenneteknisistä syistä.

Jori

[tavasti]

Polyesterihartsia voi siis vallan hyvin käyttää myös hiilikuidun kanssa.
...
Kuitumateriaali, oli se sitten lasia tai hiiltä, kannattaa pyörän runkoon olla joka tapauksessa kudottua kangasta tai nauhaa, ei mitään katkokuitumattoa, jonka kastelemiseen menee hartsia aivan liikaa.

No löytyihän jostain viimeinkin tietetoakin hartsin valintaan! Omat surffaukseni päätyivät sivustoihin, joissa oli ylimalkaisesti vaan 'hiilikuidun kanssa käytetään epoksia' ilman perusteluita.

Nuo aiemmin heittämäni hinnat lasikuidulle olivat katkokuitumatoille, kudotuille matoille ja nauhoille päädytään skaalaan 25-120 E/kg, eli hintaero hiilikuituun kapenee.

Itse käyttäisin epoksihartsia, koska aikanaan sain tarpeekseni polyesterin silloittamiseen käytettävästä styreenistä, joka on vahva liuotin ja tuntuu liuottavan myös aivoja. Epoksissa ei tätä ongelmaa ole

Tuokin on oikein mainio pointti. Kyllä minäkin nuorena teekkaripoikana olen ollut yhden kesän polyesterin kanssa läträämässä. Alkukesästä alkoi viikonloppuisin särkeä päätä aiempaa voimakkaammin, ja loppukesästä alkoi päätä särkeä jo ennen kuin perjantai-oluelle ehdittiin. Siitä kesätyöpaikasta lähdin jokusen viikon ennen kuin opinnot alkoivat.

Omat laminointi-olosuhteet ovat kyllä hyvin tuuletetut, homma pitäisi tehdä kesällä, jolloin autotallista ovet reilusti auki ja tuulettimia peliin.
En ajatellut tehdä keittiössä niin kuin Samu Ilonen

[visiopetteri]

Hiilikuitua ei kannata pilata polyesterillä. Ei ole ideaa laittaa lujaa ja kallista hiilikuitua, jos ei käytä epoksia.

No jos se on noin selvää, niin kerro vielä miksi? Ja onko lasikuidunkin kanssa parempi käyttää epoksia?

Edit: no surffasin asian perässä toisenkin tovin. En mitään selkeää ja tarkkaa tietoa ominaisuuksista, mutta kai se niin olisi että epoksin kanssa olisi syytä mennä oli kuitu mitä vaan. Ehkä.

Tuo "hiilikuidun pilaaminen polyesterihartsilla" tuli siitä, kun joskus aiemmin tuli juteltua sellasen kaverin kanssa joka oli tehnyt useamman hiilikuituisen koskikajakin. Ilmeisesti siinä on osaltaan se, että hiilikuitua tyypillisesti käytetään silloin, kun halutaan kevyttä ja lujaa.. epoksi on ilmeisesti juoksevampaa verrattuna polyesterihartsiin -> ylimääräiset hartsit saa epoksin tapauksessa telattua helpommin pois -> hartsia minimi määrä -> keveämpi kappale. Jossain oli myös väitetä siitä, että se polyesterihartsi ei kestäisi taipumista yhtähyvin kuin epoksihartsi.

Se tuosta täytyy sanoa, että noiden kanssa ei ole pahemmin tullut askarreltua, mutta sen verran noita on tullut selviteltyä, että kesällä aletaan kaverin kanssa katsomaan, mitä hiilikuidun, kevlarin ja epoksihartsin kanssa saadaan aikaseks.

[visiopetteri]

Polyesterihartsia voi siis vallan hyvin käyttää myös hiilikuidun kanssa. Lopputulos ei toisin ole ihan aivan yhtä luja, ja murtuma erilainen, mutta jäykkyyden ja kuormitusten kestävyyden kannalta, olennaista eroa ei tässä tarkoituksessa ole. Aramiidi kuitujen, ja muiden suuren venymän lujitteiden, yhteydessä polyesteri-styreeni-hartsi on kuitenkin ilman muuta pois laskuista.

Jori

Tuo taitaa olla perimmäinen syy, miksi ainakin niissä koskikajakeissa käytetään epoksia.. niissä käytetään hiilikuidun lisäksi yleensä myös kevlaria. Ja lasikuidun kanssa diolen:ia. Sitä en varmaksi tiedä, että onko tuo diolen ok kamaa hiilikuidun kaveriksi, vai onko kevlar riittävän selvästi parempaa.

[visiopetteri]

Muistu tuossa sekin vielä, että noi polyesterihartsithan sulattaa ainakin styroksia, joten sitä ei voi laminoida minkä tahansa materiaalin päälle. Lisäksi kai se lämpeneminenkin on aika merkittävää.