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General => Tus Proyectos => Mensaje iniciado por: Emili Bonet en 16 Noviembre 2011, 00:43

Título: Bici carbono-aluminio
Publicado por: Emili Bonet en 16 Noviembre 2011, 00:43
Hola,

Hace ya tiempo se me metió en la cabeza hacerme un cuadro de bicicleta de montaña combinando la fibra de carbono y el aluminio. El aluminio sabia como mecanizarlo, pero la fibra estaba en pañales. Así que después de mucho tiempo haciendo pruebas de todo tipo esto es lo que salio.

(http://img405.imageshack.us/img405/9690/imgp0118h.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/405/imgp0118h.jpg/)

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Los tubos están hechos con fibra de carbono unidireccional, con diferentes orientaciones para maximizar la rigidez y una cubierta de tejido para darle un buen aspecto. Los racores, puntos de unión de los tubos, son de aluminio macizo mecanizado usando torno fresadora lima y todo con control digital-ocular, es decir sin un triste visualizador de cotas y mucho menos CNC. El acabado final de los tubos es laca de automoción y el de los racores anodizado mate.

Vista del racor del pedalier

(http://img265.imageshack.us/img265/6526/imgp0122n.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/265/imgp0122n.jpg/)

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Vista del racor del sillín

(http://img832.imageshack.us/img832/5629/imgp0123c.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/832/imgp0123c.jpg/)

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racor de dirección

(http://img850.imageshack.us/img850/8045/imgp0125.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/850/imgp0125.jpg/)


soporte de los cables de cambio y freno trasero hecho con carbono en un molde

(http://img526.imageshack.us/img526/4764/imgp0127h.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/526/imgp0127h.jpg/)

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soporte de los frenos traseros

(http://img684.imageshack.us/img684/7268/imgp0129j.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/684/imgp0129j.jpg/)

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detalle de la puntera trasera, es desmontable para favorecer el ensamblaje de todos los tubos

(http://img836.imageshack.us/img836/245/imgp0130.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/836/imgp0130.jpg/)

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De momento hasta aquí puedo leer. Si os gusta y queréis alguna aclaración o foto de algún detalle mas, no tenéis mas que pedirlo.

Saludos
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Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Luisk en 16 Noviembre 2011, 12:54
te ha quedado genial.    .bien .bien .bien

Un par de preguntillas. 

¿ Cuanto pesa ????

¿ Que has usado para la uniones entre aluminio y el tubo,  ( epoxi supongo) peroque tipo ?????
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Mig-29 en 16 Noviembre 2011, 13:16
La as probado ya?
As echo prueba de carga hasta la rotura para saber lo que aguanta la union fibra-aluminio?

Te a quedado muy guapa la bici ,seguro que cuando pases con ella delante de otro ciclista se volverá para mirarla  .bien
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: perro tornero en 16 Noviembre 2011, 13:49
Cuánto dolerá $ cada lamina de fibra de carbono?
 .confuso2
 
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: jreros en 16 Noviembre 2011, 14:51
Un trabajo espectacular!!!,

puedes explicar un poquito como trabajaste la fibra?, esa horquilla trasera se ve que lleva trabajo y empeño.

Me fascina el tema este, siempre he querido hacerme algunas cosillas propias con fibra de carbono (está de moda y da unas prestaciones a veces similares al acero) pero entre que estoy pez con este tema y el metro cuadrado vale 45€ (en el mejor de los casos)... se me quitan las ganas, a parte de que la resina tampoco es barata que digamos.
Pues eso, si basado en tu experiencia, quisieras compartir algunos conocimientos del tema, te lo agradecería/mos
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: el octavo pasajero en 16 Noviembre 2011, 16:00
este tema es demasiado interesante para ser tan corto, por favor para todos los que hemos pensado alguna vez en hacer un proyecto así ,podrías explicar un poquito más el proceso? ,precios de los materiales y errores que corregirías?
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: tor_nero en 16 Noviembre 2011, 16:18
Pues lo ya dicho, por los demás, muy sorprendido de ver algo así y me uno al resto de preguntas ya hechas. .ereselmejor
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Emili Bonet en 16 Noviembre 2011, 20:26

Hola Luisk, el peso no era una de las prioridades, así que no lo mire mucho, andará por los 13-14 kG. Los componentes utilizados tampoco son de los mas ligeros.

El epoxi utilizado para unir los tubos con los racores es el mismo que utilizaba para aeromodelismo, no me acuerdo ahora mismo de la marca. Se que hay unos epoxis de uso industrial que teóricamente son mejores, pero hace 10 años en un pueblo sin internet y despues de las pruebas realizadas me pareció suficiente.

Hola Mig-29, ya lleva recorridos bastantes kilometros, menos de los que debería, me estoy volviendo un poco vago.

Como he comentado antes, si hice pruebas de resistencia. No te vas ha subir a una bici y por no hacer dichas pruebas romperte algo en el mejor de los casos.

(http://img715.imageshack.us/img715/2900/imgp0155a.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/715/imgp0155a.jpg/)

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Como ves en la foto me hice una pieza de prueba, en la parte superior del tubo de carbono se ve la primera con el aluminio liso. Fue bien pero no me acabo de gustar.

La segunda prueba la hice con los surcos que se ven en el aluminio, el cambio en resistencia fue espectacular y ese fue el método utilizado para versión definitiva.

El tema dinero, Perro tornero, ni me acuerdo pero no salió barato.Siempre se ha dicho, y yo comparto opinión, que normalmente suele salir mar caro hacer que comprar. Pero que se va a hacer cuando se me ocurre algo lo primero que me viene a la cabeza es: como lo voy a hacer, ganas de complicarse la vida que tiene uno.

Jureros, Perico palotes, toar_negro, prometo con un poco mas de calma explicar cual fue el proceso de construcción, aunque sin fotos, no se me ocurrió hacerlas en su momento.

Saludos
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: tor_nero en 16 Noviembre 2011, 20:41
Y  cual es la forma de hacer los tubos con fibra de carbono?
Me pregunto también porque no la has hecho de carbono completamente insertando los rodamientos? es posible hacer las sujecciones de las ruedas también de carbono?
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: iguana600 en 16 Noviembre 2011, 20:46
Te la hubiera hecho el rodaje este fin de semana, pero supongo que ya la tendrás rodada, me gusta la combinación de los dos materiales y si es robusta pues ya se sale, los cuadros comerciales salen seguro mas económicos que fabricárselo uno mismo pero la satisfacción que debe dar hacértelo tu.....enhorabuena.
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Mig-29 en 16 Noviembre 2011, 21:11
Me suponía que habías echo prueba de resistencia por que te ibas a tirar por una pendiente sin saber lo que podía aguantar las uniones, pero no estaba seguro de ello
saludos
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Santiago en 16 Noviembre 2011, 21:12
Jolin que bien te ha quedado,  .ereselmejor, esperando estoy el comentario del proceso de fabricacion y sobre todo del tema de la fibra de carbono, ¿donde la has comprado?¿como se trabaja? en fin que muy bien por el proyecto y muchisimas gracias por las fotos y sobre todo compartirlo. .bien
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Vider en 16 Noviembre 2011, 21:49
Una auténtica pasada,  .ereselmejor  .ereselmejor  .ereselmejor

Alguien que se supone entiende del tema, me comento que la unión aluminio/carbono no es buena, porque termina degradandose el carbono por razones electrolíticas, ¿ has observado algo ?

Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: tor_nero en 16 Noviembre 2011, 21:53
Supongo que el principal problema de esta unión sera el diferente modulo de elasticidad de uno y otro,  el tema electrolítico no se produce si hay un electrólito entre los dos materiales?
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: chinchillano en 16 Noviembre 2011, 22:08
Mi mas sincera enhorabuena por el trabajo realizado, una verdadera obra de arte.Cuantos ciclistas querrian fabricarse su propia bicicleta.
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Luisk en 16 Noviembre 2011, 22:17
Jolin que bien te ha quedado,  .ereselmejor, esperando estoy el comentario del proceso de fabricacion y sobre todo del tema de la fibra de carbono, ¿donde la has comprado?¿como se trabaja? en fin que muy bien por el proyecto y muchisimas gracias por las fotos y sobre todo compartirlo. .bien

Yo hace cosa de 3 o 4 años compré fibra de carbono en esta empresa. Creoque tubo tambien tienen, per desconozco si la calidad del carbono que comercializan, si es curado al vacio o no. Lo cual dependiendo del uso es importante para una mayor resistencia.

http://www.carbonoracing.com/?c=main (http://www.carbonoracing.com/?c=main)
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: el octavo pasajero en 17 Noviembre 2011, 02:23
yo trabaje como mecánico de bicicletas y tengo en mi taller una sección para reparar bicis con todas las herramientas necesarias, os comento a todos lo que pienso de este prollecto, me parece una caña y una opción de ahorrarte mucho dinero, ya me estoy viendo copias de cuadros muy caros por cuatro perras, yo ya había visto un prollecto parecido pero con un acabado muy malo el acabado de emili en las fotos se ve muy bien. Yo me estoy esperando a terminar el torno y una fresadora para algún día hacer una bici chula y no me acuerdo quien preguntaba si las patillas podían ser solo de carbono,para una bici de uso diario tienen que ser de aluminio y aun así fallan,las que se ven  de carbono completas tienen almas de aluminio.Emili chapo lo más importante es que demuestras que no dependes de una marca de bicicletas .ereselmejor
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Emili Bonet en 17 Noviembre 2011, 22:26
Gracias a todos por vuestros comentarios.

Explico el sistema que he utilizado para su construcción y así voy contestando vuestras dudas.

En primer lugar puntualizar que se que no es el mejor método para hacerlo, otro día comentare los metodos que yo conozco.

Lo primero es hacer un molde para los tubos. Con un calibrado redondo de la medida deseada del tubo -con una buena capa de cera desmoldeante-, y utilizando una primera capa de resina mezclada con microbalones, le di una capa generosa de fibra de vidrio. Una vez seca reforcé con unos pasamanos de hierro y una última capa de chapa de hierro, de esta forma se refuerza para poder cerrar el molde bien fuerte con unos sargentos. Una vez seco todo se hacen unos huecos con una broca para centraje de las mitades, le di otra capa de cera y repetí todo el procedimiento.

El resultado fue este

(http://img12.imageshack.us/img12/78/imgp0156e.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/12/imgp0156e.jpg/)

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Despues prepare un tubo al que le pegue por el exterior una espuma extruída de alta densidad, la tornee a una medida un poco inferior al diámetro interior del tubo buscado

(http://img14.imageshack.us/img14/773/imgp0157i.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/14/imgp0157i.jpg/)

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el tubo sale por los dos extremos para poder apoyarlo en unos soportes y así poder girarlo con comodidad para hacer el laminado. Tanto el molde como el núcleo de espuma son unos buenos centímetros mas largos que la longitud total deseada.

Despues prepare un redondo de la misma medida del exterior del tubo, tornee una mecha para poder acoplar un tubo que llegara al compresor. Busque un tubo de cámara de una rueda de ciclomotor, o de lo que sea que tenga un diámetro un poco inferior al del interior del tubo, y lo uní con unas bridas al redondo anterior

(http://img683.imageshack.us/img683/7148/imgp0158e.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/683/imgp0158e.jpg/)

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Todo este proceso, como que no soy muy listo, lo tuve que repetir tres veces ya que los tres tubos son de diferentes diámetros.

Una ver todo el chiringuito preparado llego el momento de la fibra. Para aumentar la resistencia utilice carbono unidireccional para todas las capas menos para la última que utilice tejido de carbono. El unidireccional tiene algunas ventajas sobre el tejido. En primer lugar al tener todos los hilos en una misma dirección tiene una resistencia máxima en esa dirección, como contrapartida tiene una resistencia nula en la dirección perpendicular, por lo que se tienen que orientar las fibras de manera correcta para conseguir un buen resultado, pero si se hace bien la resistencia conseguida es mayor que con el tejido. En parte debida también a que con unidireccional se consigue una mayor densidad de fibras y una menos absorción de resina.El tejido en el lugar de cruce de las fibras se observa, sobre todo si se mira a trasluz, un hueco no ocupado por fibras que por lo tanto es ocupado por resina. La ventaja del tejido es su aspecto mucho mas agradable, por eso utilice la última capa de tejido.

Llegado el momento de la verdad protegí la espuma con una capa de plástico fino y procedí al laminado. Empapar con resina, poner el carbono, asegurarse de que el carbono quede bien empapado de resina, poner mar resina, etc. hasta acabar todas las capas. La fibra unidireccional la enrolle en forma hélice alrededor del núcleo, una capa a derechas, la siguiente a izquierdas y un par de capas a lo largo. Este sistema le da una gran rigidez torsional al tubo.

El sistema de poner resina y luego el carbono tiene su razón de ser, de esta manera el carbono se empapa desde abajo, a medida que la resina lo empapa va empujando el aire hacia arriba, de esta forma es mas difícil que queden burbujas atrapadas.

Una vez el laminado echo llegó el momento de meterlo en el molde, una vez metido y antes de apretarlo con los sargentos, se retira el núcleo de espuma, que gracias al plástico fino y aguantando este con una mano, sale fácil. Despues metí el tubo de goma por el interior hasta que el calibrado al que estaba sujeto hizo tope con el molde, en una de las pruebas no sujete bien el calibrado y hubo una pequeña explosión de la goma al salirse de su sitio. Por el otro extremo hice lo mismo. Con todo bien sujeto metí presión de aire en el tubo de goma y todo el conjunto en el horno casero que construí para la ocasión y a esperar 24 h o mejor 48 antes de sacarlo del molde. Las piezas así fabricadas no acaban el curado de la resina hasta pasado por lo menos un par de semanas.

Una vez seco lo saque del molde quite rebabas, lo corte a la medida de longitud, un buen pulido con lija al agua y, despues de montado y encolado en su sitio, una buena capa de barniz de coche como protección.

La idea de hacerla combinando materiales es en un principio estética, me gusta así. La fibra de carbono no cuenta entre sus propiedades una buena resistencia a los esfuerzos localizados, es muy resistente como un todo, pero si nos concentramos en un punto se rompe con mas facilidad. Por eso todas las bicis tienen las punteras de aluminio así como un refuerzo interior en aluminio tanto para el tubo de dirección como en la caja pedalier, en donde además va una rosca que no aguantaría el esfuerzo. Todo esto último al menos hasta donde yo se.

Otro día explico como hice la horquilla trasera y todos los sistemas  de fabricar en carbono que conozco.

Saludos.
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Santiago en 18 Noviembre 2011, 14:03
Muchas gracias por la explicacion, .palmas entiendo que el tubo calibrado lo has tenido que partir, ¿a que temperatura dejaste el carbono en el horno? y ¿que espesor tiene el tubo de carbono que hiciste?

Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Emili Bonet en 18 Noviembre 2011, 20:09
Hola Santiago,

Pues no el tubo usado como base para el molde no se tiene que partir. Lo que se hace es que en una superficie normalmente plana, (no importa de que material, aunque lo mas barato y fácil es utilizar aglomerado con una capa de melamina) se le hace un agujero con la forma en planta de la pieza que quieres reproducir y lo mas ajustado posible, se encajan las dos piezas dejando asomar por encima de la superficie solamente la mitad de la pieza a reproducir. Antes de proceder a poner la fibra, se sella al máximo posible la unión superficie plana-pieza y se encera para que no se pegue la resina. Cuando se ha secado, se deja la mitad del molde en su sitio y se saca todo lo demás, vuelta a encerar y a laminar la otra mitad del molde. Lamento no tener fotos del proceso de construcción, quedaría mas claro.

Mirate esta página http://su27.de/seite20.htm (http://su27.de/seite20.htm,) lo que hace allí es diferente  pero te puede dar una idea.

La resina actualmente la compro aquí, http://www.maquelar.com/ (http://www.maquelar.com/) y aunque su temperatura de curado  es relativamente alta también se puede curar a mas baja temperatura durante mas tiempo sin que sus características mecánicas de degraden mucho. Mi temperatura de trabajo es de 45-50 grados, aunque tengo en mente construirme un horno un poco mas grande para alcanzar temperaturas un poco mas elevadas.

Los tubos tienen un espesor de 2,5 mm en la unión con los racores y de 2 en la parte central.

Saludos.
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: iron en 18 Noviembre 2011, 21:57
Buahhh, increible .ereselmejor

Saludos
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: campero2000 en 18 Noviembre 2011, 22:23
Enhorabuena por el resultado, es impresionante.....

Y además he vuelto a ver la página del alemán loco del su27, que hacía tiempo que no veía, el tío se ha pasado por lo menos 5/6 aos haciendo el avión.....
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: el octavo pasajero en 19 Noviembre 2011, 06:00
Gracias por los datos,que pena que este tan ocupado ahora que si no¡¡¡¡¡¡¡
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: casti en 19 Noviembre 2011, 09:53
impresionante, es todo un cuadro de arte.
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Santiago en 19 Noviembre 2011, 19:35
Muchas gracias, te he modificado el link que tenias una coma y daba error
Título: Re:Bici carbono-aluminio
Publicado por: Emili Bonet en 24 Noviembre 2011, 21:51
Hola,

En primer lugar gracias por los elogios.

Tal como dije voy ha hacer una descripción de los sistemas de fabricación de piezas en vidrio-carbono.

En primer lugar aclarar que estamos hablando de un composite, es decir un material compuesto, en nuestro caso dos don los componentes: resina y fibra (vidrio o carbono). El material resistente es la fibra, la resina tiene la misión de sujetar la fibra en su posición. De esto se deduce que la máxima resistencia se obtiene cuando el contenido de fibra es máximo, esto tiene su importancia y depende del método de fabricación.

Decir también que el curado de la resina tiene su importancia, si no se cura por el método correcto no alcanzara su máxima resistencia y por lo tanto el resultado final perderá características. En el curado hay dos fases, la primera el curado como tal, es la fase en la que la resina se solidifica y depende de la temperatura a la que esta. La segunda fase, el post curado, es la fase en la que la resina alcanza su estado óptimo de resistencia, también depende de la temperatura. hay muchos tipos de resinas, con temperatura de curado a alta (+100º) o baja (temperatura ambiente, mínimo 20-25º) temperatura de curado, para nuestra utilización son estas últimas las que nos interesan aunque el periodo de curado se alargue por, en algunos casos, dos semanas.

Una vez decidida que resina y fibra utilizamos vamos a ver los metodos de laminación:

1º- El mas sencillo. Sobre una superficie previamente desmoldeada con un pincel se deposita una capa de resina, sobre ella una capa de fibra insistiendo con el pincel sobre la fibra hasta que este totalmente empapada de resina, otra capa de resina y otra de fibra y así sucesivamente hasta conseguir el grueso deseado. Se deja curar a temperatura ambiente el tiempo necesario y ya tenemos nuestra pieza en composite. Por este método se suelen conseguir relaciones resina-fibra del orden de 60-40, en el mejor de los casos.

2º- Método al vacío. La parte de laminación es idéntica al método anterior. Una vez laminado en lugar de dejarlo a su aire se le hace el vacío así conseguimos una densidad mayor de fibras y eliminar parte de la resina que pueda haber de mas. El método es el siguiente, encima del laminado se le coloca un plástico poroso cuya misión es la de conseguir desprender todas las capas que vendrán después con facilidad ya que no se pega, a continuación se le coloca un plástico que tiene unos pequeños agujeros cuya misión es dejar pasar el exceso de resina, pero con control, encima de todo se coloca una manta de aireación, su misión es la de absorber el exceso de resina que sale por los agujeros del plástico anterior y permitir que el vacío llegue a todos los rincones de la pieza. El vacío es importante ya que además de apretar todas las fibras ayuda a sacar el aire que haya quedado en el interior y así se aumenta la resistencia. La última capa es un plástico, o bolsa de vacío, que como su nombre indica sirve para poder sacar todo el aire de su interior y por tanto hacer el vacío. Una vez conseguido esto se deja curar a la temperatura adecuada.

Una variante de este método es que en lugar del vacío se somete a un presión. Tiene el inconveniente de que no absorbe las burbujas de aire que pudieron quedar atrapadas, por lo que es mas probable que surjan debilidades por este motivo. Tiene la ventaja de que al poder dar mas presión sobre las fibra por este método se consigue una densidad mayor de fibra, lo cual es bueno. La relación resina-fibra por este método llega 40-60, relación bastante buena.

3º- El mejor. Y por ello el mas inaccesible y utilizado en aviación, formula 1,..etc.Por este método ya no hay resina y fibra, cada uno por su lado, lo que se utiliza es lo que se llama pre-preg que es una fibra que lleva pre impregnada la resina desde el principio. El método de utilización es el siguiente: se coge la fibra tal como viene y se coloca en el sitio y la orientación correctos para la pieza, se le hace el vacío como en el segundo método, se mete todo en un autoclave -el autoclave es un horno en el que además de calor se le mete presión-, se cura a temperaturas bastante elevadas y en relativamente poco tiempo se tiene la pieza acabada. Como se ve este método combina el vacío con la presión, extracción de posibles burbujas y máxima densidad de fibra que es mayor que en los metodos anteriores.

Como método para fabricar piezas de máxima resistencia no hay otro mejor, solo tiene el inconveniente de que necesita unas instalaciones que no están al alcance de aficionados, el autoclave es la clave. También se necesita una nevera para conservar la fibra, ya que al venir impregnada con la resina si no se conserva a baja temperatura también cataliza y por tanto se estropea, eso a pesar que para catalizar correctamente necesita de temperaturas altas.

Toido esto es en lineas generales , hay variantes.

Me ha salido un toston de tomo y lomo, espero no aburriros. Si alguien esta interesado en conocer mas detalles, preguntar, que para eso estamos.

Saludos.