Por que as bicicletas têm garfos de carbono?

Tenho notado muitas bicicletas à venda que são feitas principalmente de um material, como o alumínio, com exceção do garfo que é o carbono. Eu sei que o carbono é muito caro, então o fabricante deve estar tentando usar um pouquinho no melhor lugar possível. Então, se por um determinado preço eles podem escolher apenas uma parte para ser carbono, por que o garfo? Quais são as vantagens dos garfos de carbono?

Há um cruzamento de várias razões:

1. Percepçao publica - Carbono como esse fator "uau". Coloquial está associado às tecnologias da "era espacial". Portanto, deve ser melhor! A verdade é que o desempenho do carbono depende fortemente das técnicas de fabricação usadas (por exemplo, materiais e layup). Veja o ponto 3 para um exemplo.
2. Peso - O carbono tem uma alta relação resistência / peso. Os garfos de carbono realmente começaram a se firmar quando o aço ainda era um material de estrutura dominante e durante um período na indústria do ciclismo, quando havia uma obsessão séria com a redução de peso. Como tal, o carbono tornou-se rapidamente a reputação de ser o material de escolha para a construção de componentes leves e rígidos. Em comparação com os garfos de construção de alguns outros materiais (por exemplo, um garfo todo em aço), pode ser obtida uma redução significativa no peso. A diferença de peso para outros materiais, como o alumínio, no entanto, não é tão significativa, mas uma vez que a percepção do público é definida, é difícil ir contra a corrente.
3. Conformidade - Porque o carbono tem boa resistência à fadiga - ele pode ser flexionado quase um número infinito de vezes sem falha, se a força for menor que o limite crítico em que ocorre falha estrutural - isso significa que tem o potencial para ser muito compatível, se fabricado adequadamente. No entanto, é caro personalizar o carbono, por causa de todos os moldes necessários. Como tal, muitos componentes de carbono destinam-se a um amplo caso de uso (por exemplo, peso do passageiro) e, portanto, são tipicamente sobrecompostos para a maioria das necessidades das pessoas devido ao modo de falha do carbono ser catastrófico. Como tal, garfos de carbono (que são frequentemente elogiados pela conformidade) também podem ser duros. Isso realmente depende de como a peça foi fabricada e qual é o seu peso e casos de uso. Apenas comprar um garfo de carbono não garante um passeio compatível. Por exemplo, o garfo mais complacente que já montei até hoje era um garfo de aço com paredes finas, que absorvia as vibrações das estradas de alta frequência como você não acreditaria. A minha moderna bicicleta de "resistência" de carbono de 2017 com um garfo "compliant" chega muito perto, mas a diferença ainda é perceptível (que eu atribuo a acomodar para freios a disco e eixo passante).
4. Facilidade de fabricação - Como outros apontaram neste tópico, os garfos são componentes separados, por isso é fácil usar outro material aqui, especialmente se você puder encomendar garfos a um bom preço. Isso faz com que seja uma atualização relativamente barata na linha de produção, especialmente considerando o ponto (1).
5. Economias de escala - Como os garfos de carbono são populares há muito tempo, os fabricantes sabem como produzi-los de forma relativamente barata agora. Como tal, isso novamente torna uma atualização fácil (veja o ponto anterior).
6. Qualidade não pode ser visualmente determinada - É difícil (impossível realmente) determinar a qualidade de fabricação de um garfo de carbono olhando para ele. Você precisa digitalizar ou separá-lo. Isso significa que os fabricantes podem optar pelo garfo mais barato possível, mas ainda assim manter uma aparência de alta qualidade (assumindo o ponto 1).

De um ponto de vista funcional / prático, acho que há muitos casos em que os garfos de carbono não fazem sentido (por exemplo, bicicletas de passageiros), mas os fabricantes os incluem por causa da percepção pública (que ironicamente os fabricantes ajudaram a criar). Para a maioria das motos regulares, acho que um garfo de aço é uma escolha mais sensata: ele normalmente oferece um passeio compatível e é mais robusto para danos físicos do que o carbono; mas muitos veriam um garfo de aço como um passo para trás simplesmente porque o aço é coloquialmente visto como um material "antigo".

Não me entenda mal, eu acho que você pode construir uma moto muito boa de carbono (minha jornada diária é uma), mas eu acho que o carbono está no seu melhor quando é feito sob medida para o seu caso de uso, o que significa mais final mais alto bicicletas. Eu pessoalmente pularia carbono nas motos mais baixas, já que eu não acho que isso traz vantagens, já que a fabricação e a cobertura de casos de uso ditam que muitas vezes é super-construído com layouts mais baratos. O problema com a fibra de carbono é que, como consumidor, você não tem uma maneira visual de dizer se o garfo de fibra de carbono (ou quadro) está com uma qualidade alta ou baixa, ambos normalmente parecerão idênticos.

Eu tenho um 2005 Trek Pilot 2.1, que tem dois garfos de carbono, bem como permanece de assento de carbono em um corpo principalmente de alumínio. A razão pela qual o carbono é usado nesses dois lugares é porque o alumínio é incrivelmente duro e naquelas primeiras bicicletas de alu, eles não sabiam como suavizar o passeio.

Você pode controlar a flexibilidade do carbono pelo padrão de tecelagem que você usa. Assim, nos garfos e nos assentos, você pode depositar as fibras de carbono para baixo, de modo que elas tenham boa flexibilidade para absorver impactos, mas ainda permaneçam muito fortes contra as forças laterais. Fazer todo o carbono da bicicleta teria aumentado os custos incrivelmente.

Em termos de marketing, "fibra de carbono híbrida e estrutura de alumínio" soa muito mais exótica e cara do que uma estrutura de alumínio simples.

Garfo é onde você obtém o maior retorno para o dólar com carbono, uma vez que absorve alguns dos solavancos da estrada do guidão. Eu também mantenho a estrada um pouco melhor.