- 撰文 / 攝影：Adam
- 產品提供：MOTARD TECH
- 上載日期：2020-07-13
極品碳纖輪框抵港-德國thyssenkrupp
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碳纖的魅力沒法擋，在車界更擁有超級巨星地位，所以編者每次見到碳纖維部件都會多望兩眼，欣賞縱橫交錯的紋路，若然見到結構複雜的碳纖輪框或碳纖車架，雙手更加奇癢無比，難忍撫摸之欲，感受一下完美無瑕的外層。適逢Motard Tech引入德國thyssenkrupp Style 1碳纖輪框，因此編者在拍攝過程中可以過足手癮，然而每一下動作都要格外小心，以免Hi花嬌嫩表層，因為高質素的碳纖輪框使用高品質的碳纖維及高質樹脂製造，還有製造過程涉及大量人手及十分耗時，導致製造成本甚高，所以價格較鍛造或壓鑄的合金輪框昂貴，可是當你提起碳纖輪框的時候，就會感受到不成比例的超輕重量，這就是碳纖輪框的價值所在。然而好多人仍然認為碳纖輪框非常鬆脆，若然高速輾過「大窿」或駛上路壆，甚至被石仔擊中都會爆鈴，非常危險。不過隨著碳纖維的品質愈來愈強，廠方更可以使用高端科技協助生產，產後更得到先進光學儀器檢測，以確保精密結構，因此新一代碳纖輪框的抗爆能力及耐用度不可以同日而語。
●thyssenkrupp利用最新編織技術，製造通過德國政府認証的碳纖輪框，可合法在街道使用，換句話通過嚴格安全測試，而thyssenkrupp強調他們採用航空級的碳纖維生產輪框。
●(左)新款6柱式OZ鍛造鋁合金輪框，騎士可以自定顏色，包括Motogp及WSBK戰車輪框色，（右）thyssenkrupp Style 1碳纖輪框。
●輪框中的極品。
●thyssenkrupp的輪框分別有Style 1及Style 2兩款。
●thyssenkrupp使用全球最大型放射式碳纖維纖編機製造輪圈。
●(左)新款6柱式OZ鍛造鋁合金輪框，（右）thyssenkrupp Style 1碳纖輪框—事實上，鍛造鋁合金輪框已達到又輕又堅韌的效果，不過論重量碳纖輪框仍然佔優。
德國thyssenkrupp不僅製造2017 BMW HP4 RACE (使用碳纖主車架及碳纖輪框) 電單車碳纖輪框，並為保時捷Porsche 911 Turbo S 生產碳纖輪框。BMW為了展示碳纖輪框及碳纖車架的輕量化，以及釋除車迷對碳纖部件的疑慮，因此在2017年邀請當今最強之一的TT人島及英國BSB超電車手-赫爾文（Peter HICKMAN-3奪澳門格電冠軍），在TT賽道上用最殘酷的方法測試BMW HP4 RACE 。在試車片段中，車迷除了可以欣賞赫爾文的精湛騎術之外，也可以看到碳纖輪框在繁忙起頭過程中承受鋤落路面的衝擊力，以及抵受高速壓彎的扭力。編者在同年(2017年)舉行澳門格欄披治大賽有幸訪問赫爾文(可按下重溫)，他說碳纖車架（包括輪框）的優點是轉向好靈活。(以下是赫爾文TT人島試車片段)
(左)thyssenkrupp製造的Porsche 911 Turbo S碳纖輪框，（右）今次介紹的thyssenkrupp Style 1碳纖輪框 ,均採用兩款不同織造角度的碳纖布製造。
●赫爾文（Peter HICKMAN-3奪澳門格電冠軍）
●原裝BMW HP4 RACE配備原裝thyssenkrupp碳纖輪框及碳纖車架。2017年，赫爾文（Peter HICKMAN）以表演性質在TT賽道試騎，激烈的試車片段簡直技驚四座。
●車輛行駛時，輪框及輪胎不停滾動，因此介紹輪框都離不開Gyroscopic Effect (陀螺效應)、Unsprung Mass (簧下質量-指輪框、輪胎及煞車碟等等重量)及慣性等等名詞，另外還有Gyroscopic precession(進動)。以前在學校曾經利用單車輪框體驗過Gyroscopic precession(進動)（如上圖），也使用過不同重量的輪框示範，而越輕的輪框要改彎傾角時顯得更容易。直到長大開始玩電單車，又儲夠金錢更換輕量化的鍛造鋁合金輪框（原裝是普通鋁合金輪框），即使沒有調校避震，更換後的轉向反應及操控更輕鬆，感覺就像以前在學校玩Gyroscopic precession(進動)一樣，再者慣性減少，輪胎輾過凸凹路面更貼地。不過對於追求外觀的編者來說，輪框的外型及花紋與配色比性能更重要，然而在賽車領域上，車速越高，簧下質量越輕越有利操控，並有助減少煞車距離及起步更敏捷，優點比街道更明顯，原因是前及後輪（包括輪胎及煞車系統的重量）在行駛過程中產生最大Gyroscopic Effect (陀螺效應)，而曲軸只佔少數，所以車隊都會使用輕量化裝備。其實就好脫下賽車皮衣及脫下賽車鞋，然後換上短衫短褲拖鞋，行路都倍感輕鬆，又或者換上輕量化跑鞋，跑步動作都會快一點。此外，如果輪框的重量分別不大，在街道上很難感受分別。
●人島TT比賽有多嚴苛不用多介紹，高速飛Jump，車頭鋤落地面、高速壓彎，因此輪框要承受來自四面八方的壓力及發生變型。而設計師及工程師在生產輪框前必須準確計算每個部位的承受能力，然後貼上適當份量的碳纖布補強，控制碳纖輪框的厚薄及重量。產品在設計期間也要接受各類型的嚴格撞擊測試，與及模擬高速長途行駛及壓彎的抗疲勞測試。
●受力點需要補強。
●高速煞車熱力測試及撞擊測試。
●高速輾過路壆撞擊測試。
●起頭著地撞擊測試及模擬高速長途行駛結構疲勞測試。
●涉及結構的碳纖維部件由多塊碳纖布疊層製造而成，產品製成後可能遺留氣泡，或碳纖內層及臼位出現肉眼看不見的裂紋或斷裂情況，這會造成災難性意外，因此廠方利用先進光學科技進行檢測，以確保結構完美。
thyssenkrupp Style 1前及後輪框重量。
電單車常用的碳纖部件與玻璃纖維同屬複合材料，是由多種物料混合製成，這比起採用單一物料製造的物品更堅硬。簡單來說，碳纖部件由碳纖布及樹脂製造而成，而碳纖布是由無數條比髮絲更幼的碳纖絲織造而成，擁有極高抗拉力，塗上樹脂再經高溫焗製 (好像食物放入焗爐)，比金屬更硬更輕，並且有耐高溫、抗生鏽及抗疲勞等等好處，用來製造各類型交通工具更有助降低負重，從而達到省油及改善操控的效果。現在，碳纖維已廣泛應用在軍事、航空事業、賽車及各類型產品上。
其實碳纖維只是統稱，細分之下有不同規格（與鋁合金相同，例如製造飛機部件的航空鋁7075、製造單車車架的7005和6061等等，數字越高，質素越高，但價錢越貴），而不同規格的碳纖維擁有不同強度及剛性，織造後有不同重量及厚度。由於日本是碳纖維生產大國，產品的質素領先全球，日本東麗集團（TORAY）更加是行內翹楚，因此他們生產的碳纖維成為行內重要指標。三菱亦都是日本著名生產碳纖複合材料的公司之一。
在東麗集團的網頁上，大家可以看到不同型號的碳纖維，而每一款產品都有不同模數（Tensile Modulus—抗變形的剛性或彈性）及強度（Tensile Strength—可承受的最大應力），而經常提及的K數與強度無關，代表一束碳纖維由多少條碳纖絲組成，1K等於1千條，2K等於2千條，而24kg等於2萬4千條，數量越少，重量越輕，織造後的碳纖紋顯得更精緻，而大格仔的碳纖紋則顯得粗獷，因此在商業角度來說同時影響產品的外觀。
●在顯微鏡下，碳纖絲比頭髮更幼，而一束碳纖維由1000條(1K)或以上織造而成。
●一束碳纖維絲的數量，左是傳統造法，右是新式造法，數量以K計算。
●不同K數織造的碳纖布效果。
●碳纖布以縱橫交錯的方式織造，能夠承受多方面的撞擊力，左是格仔布，右是斜文布。
●(左)預浸布在織造過程中已加入樹脂，需要在低溫存放，而大部份高質素的碳纖部件都是採用預浸布製造；而乾布需自行塗上樹脂。
●除了已經織造的碳纖維布之外，還有類似紗線的碳纖維，方便利用碳纖維編織機編織部件，製造出來的部件有更高質素。
●(左)將預浸布貼上模具上成型，（右）乾布要自行塗上樹脂，完成品的質素以前者為高。
另外，東麗集團將所有碳纖維分為三個類別，分別是標準模數（Standard Modulus）、中階模數（Intermediate Modulus）及高模數（High Modulus），而每類別都有不同型號碳纖維，以T300碳纖維為例，誕生於上世紀60年代，屬於第一代產物，當時已應用於製造飛機及戰鬥機部件上。80年代誕生的高強度T800則成為製造民航機機身的主要物料，而T1000G及T1000S則屬於新一代產物，強度及剛性大大提升。以上所講的碳纖維雖然屬於高強度（可承受的最大應力），但只屬於標準及中階模數（抗變形的剛性或彈性），但實際的防撞及抗變形性能仍然超級強勁。
至於高模數的M系，其機械特性與上述的型號相反，抗變形的剛性或彈性較更強，俗稱冇咁脆，但價格更昂貴，強度相對低，重量也有所不同。換句話設計師及工程師在生產碳纖部件前，要計算成本及了解碳纖維特性，才選用不同形號的碳纖維。事實上，大部份讀者只會著眼碳纖維的規格，但實際上碳纖布織造技術、織造角度、樹脂的素質、樹脂混合比例、技師工藝、抽真空程序、氣泡、高溫焗製過程等等，都會影響碳纖製成品的質素，所以製造過程比鋁合金部件更複習及耗時。
（給大家參考，以下是不同模數的碳纖維應用領域） 以標準模數的T300為例，拉力模數(Fiber modulus)是230GPa，中階模數的T800及T1000適用於碳纖單車車架及航空組件，高模數適用於高規格的穿梭機、火箭、衛星及戰機等等，而模越高，價錢越貴。
●模數越高的碳纖維，製造成本越貴。
以不同碳纖布製造的單車輪框，（左起）單向布、3K格仔布、3K斜紋布。
thyssenkrupp編織碳纖輪框生產過程 (thyssenkrupp為保持捷911 Turbo S Exclusive Series生產的碳纖輪框。)
●thyssenkrupp使用總共18公里長、闊約50cm碳纖維束，並利用電腦砌割200小塊，製造保持捷的輪框。而一卷卷類似紗線的碳纖維已準備就緒。
●thyssenkrupp使用全球最大型的放射式碳纖編織機，根據輪框模具編織外框。
●正在編織的外框配上獨特的碳纖花紋，與今次介紹的碳纖輪框相同。
●像其它碳纖部件一樣，都需要用疊層方法加強輪框剛度，而利用電腦砌割碳纖布的好處比人手更精準，最後用人工方法貼上輪框上。
●輪柱及輪框都是人手逐層貼上。
●經過抽真空壓縮（迫出空氣，否則影響結構），然後放入高壓爐抽走水份，經過高溫焗製便成為夢寐以求的碳纖輪框。
●壓縮利用精密光學儀器檢測完美度。
●保時捷Porsche 911 Turbo S 生產碳纖輪框。
碳纖賽車史-殿堂級GP500 (Motogp前身)
(左)1978 HONDA RCB1000 / (右) 1981 HONDA NR500-碳纖前叉外管 在近代的電單車賽車史，HONDA是使用碳纖複合材料的先驅，他們在1978年為出戰世界耐力賽的RCB1000 (CBR1000RR-R祖先)，以及出戰1981年GP500的NR500 (末代V4橢圓型活塞引擎4衝戰車) 製造碳纖包圍，目的是減輕負重。在70年代尾，HONDA更成立特別部門，專門研究輕量化複合材料及金屬。
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1984 HONDA NSR500-碳纖星星輪框 1984年，採用V4引擎的2衝HONDA NSR500面世，車子配備經典星型碳纖輪框（星星輪框柱由金屬製造），但是傳奇車手史賓莎卻於揭幕戰南非站的練習賽發生爆框意外；事件讓車隊意識到碳纖維部件雖然輕，但「脆弱」問題成為安全隱憂。如前述，隨著碳纖維品質上升，與及製造碳纖部件的技術不斷改良，高質素的碳纖部件已達到既輕又堅硬及安全的效果。雖然MotoGP在2013年禁止使用碳纖輪框，主要原因是考慮到成本問題。就好像賽會在2016年禁用高規格的鋰鋁合金(8090-alloy lithium-aluminum)製造煞車卡鉗及其它部件一樣，現在只可採用價格相對低的2024、2618、6061、6082及7075鋁合金(數字越大規格越高)，目的同樣是降低參賽成本，令賽事更公平。
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全碳纖戰車先驅-NR500試驗戰車 ●1983年，HONDA製造NR500試驗戰車，並且在東京車展展出，可惜戰車從未參賽，純粹用作展示HONDA製造碳纖複合材料的技術。車輛採用全碳纖車架、星星型碳纖輪框、碳纖排氣管(消聲器)、碳纖剎車碟、碳纖尾擔及大量鎂、鈦合金部件，馬力達到130匹 (鎂合金前叉外管)。
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