Avance en tecnología de bicicletas compuestas: Parte 2 – Mejorando durabilidad de cuadros y llantas

Mi blog más reciente, sobre bicicletas HIA Velo, trataba el uso de polipropileno de alto peso molecular (HMWPP) combinado con fibra de carbono para cuadros de bicicleta más duraderos. Pero hay más que cubrir en este tema: llantas (ruedas) de bicicleta que combinan carbono y HMWPP para mayor tenacidad. Recientemente tuve la oportunidad de hablar con Ray Scruggs, fundador, propietario y diseñador de productos de Derby Rims LLC (San Anselmo, CA, EE. UU.). La compañía lleva el nombre del apodo de Scruggs (derby), que vino de su participación en reuniones amistosas de mountain bike, o derbys, en las montañas de California.

Scruggs comenzó a diseñar y probar llantas de fibra de carbono para bicicletas en 2012, y vendió sus primeras llantas de mountain bike, que eran más anchas que cualquier disponible en ese momento, en 2013. Dice Scruggs: "Mis diseños de llantas de fibra de carbono tenían paredes superiores mucho más gruesas y duraderas y retención de neumático de seguridad mejorada sobre las llantas de carbono existentes". Agrega que los ciclistas avanzados reconocieron las ventajas de las mejoras en ancho, durabilidad y seguridad. Scruggs continuó invirtiendo todos los ingresos de las ventas de llantas de vuelta en el negocio, mientras continuaba su trabajo diario probando y desarrollando software empresarial. Explica que presentó solicitudes de patente para nuevos diseños para auto-protección, pero agrega "Mis diseños fueron inmediatamente copiados de cerca por casi todas las marcas de llantas de fibra de carbono".

Los diseños de ruedas de Scruggs fueron fabricados por una empresa china con experiencia en compuestos de carbono y bicicletas. Dice que se "asombró" cuando evaluó el rendimiento de las primeras llantas. Ese fabricante confidencial usa moldes de acero, coloca fibra de carbono unidireccional en los moldes, y emplea una vejiga para presión de consolidación para el interior hueco de la llanta. Después del curado, y enfriamiento del molde, las llantas se desmoldean, desbarban, lijan, taladran (para radios), y terminan (algunas con pintura), dice Scruggs: "La fábrica de Derby Rims tiene 24 aprobaciones de control de calidad durante la producción de cada llanta antes del envío".

Scruggs dice que probablemente no hay un uso de impacto intencionado mayor de la fibra de carbono que una llanta de mountain bike. Están sujetas a flexiones frecuentes e irregulares por rocas y raíces de árboles a lo largo de senderos, y múltiples cargas de gravedad pesadas (G-cargas) durante la compresión cuando las ruedas golpean obstáculos y negocian caídas repentinas o aterrizajes de saltos, donde el peso corporal completo del ciclista a menudo golpea fuertemente el asiento de la bici y hace tope la suspensión. Tras la introducción de los productos Derby Rims, la voz corrió rápidamente entre ciclistas y corredores de mountain bike sobre su calidad y rendimiento. Las primeras llantas de fibra de carbono Derby eran de 34 mm (ancho interior) y 40 mm (ancho exterior), 31 mm de profundidad (arriba a abajo), y tenían un espesor de pared de 3 mm, lo que mejoró enormemente la resistencia a golpes agudos en senderos rocosos y mejoró la resistencia a la flexión excesiva de la llanta, comparado con llantas de aluminio y otras llantas compuestas. De hecho, las llantas Derby fueron inmediatamente 3 a 5 veces más duraderas que cualquier otra llanta de montaña de fibra de carbono disponible en 2013. Dicho esto, Scruggs dice que las llantas de fibra de carbono pueden experimentar deslaminación y microfracturas durante golpes realmente duros, en el área de la pared superior de la llanta (donde el neumático se une a la llanta).

"Buscaba mejoras adicionales en durabilidad y me topé con los chicos de Oxeon (Boras, Suecia), quienes me invitaron a CAMX en 2016 en Anaheim. Así que fui a la feria, y me presentaron a Jen Hanna de Innegra Technologies [Greenville, SC, EE. UU.]. Hanna remitió a Scruggs a Russ Emanis de Innegra, quien proporcionó varias muestras de telas Innegra y materiales híbridos de fibra de carbono-Innegra, así como sugerencias de estratificado multicapa que incluían Innegra para un diseño de llanta de mountain bike.

Después de experimentar con Innegra en varias ubicaciones en la llanta, Scruggs ajustó los estratificados para cada modelo y tipo de rueda. "Las primeras pruebas de flexión de carga calibrada de llantas de prueba realizadas a finales de 2017, del 'híbrido' Innegra S/carbono, mostraron números de tolerancia de carga de flexión de llanta mejorados, comparados con la producción normal con llantas de estratificado 100% fibra de carbono UD con el mismo peso y número de capas", dice Scruggs. Esos resultados le dieron la confianza para invertir en unas pocas llantas de prueba más y ruedas reales para pruebas de ciclistas expertos de mountain bike.

En la primavera de 2018, llantas de prueba con Innegra fueron proporcionadas a dos corredores de categoría Experto y Pro de descenso para pruebas de uso extremo en el mundo real. Los ciclistas de prueba no experimentaron fallo de llanta durante casi 12 meses de uso frecuente de entrenamiento de carreras. Dice Scruggs: "Las llantas de prueba híbridas Innegra proporcionadas a mis ciclistas de prueba tienen un estratificado de llanta significativamente más ligero comparado con el modelo 'Descenso' 100% fibra de carbono de llantas Derby en las que normalmente corren. Los corredores y yo esperábamos que las llantas de estratificado híbrido Innegra mucho más ligeras fallaran muy rápido. Pero las llantas de prueba híbridas Innegra han continuado siendo usadas frecuentemente para viajes de entrenamiento por más de 2000 millas, y han soportado uso extremadamente duro incluyendo aterrizajes de saltos de 25 pies y obstáculos de carreras de descenso a velocidades muy altas sobre terreno rocoso".

Scruggs dice que planea continuar las pruebas este invierno en un laboratorio de pruebas de durabilidad bien establecido en Los Ángeles, equipado con máquinas de rodillos dinámicos capaces de probar hasta 6 ruedas a la vez con grandes baches adheridos a los rodillos y con peso pesado cargado en los ejes de la rueda de prueba. Dos ruedas de prueba híbridas Innegra y dos ruedas de producción de referencia serán probadas hasta el fallo. "Después de esta prueba tendré la confianza para invertir en llantas híbridas Innegra para producción".

Visite el sitio web de Derby Rims de Scruggs aquí: https://www.derbyrims.com/leader-of-rim-design.html.