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 隨著(zhù)電動(dòng)自行車(chē)普及程度的不斷提高，許多設計師感到，他們需要推動(dòng)輕量碳纖維在電動(dòng)自行車(chē)上的應用，以使它們成為一種實(shí)用的交通工具。本文研究了這一不斷增長(cháng)的市場(chǎng)上有哪些前沿的增強塑料技術(shù)。 
    M2SBikes公司位于美國北卡羅萊納州Arden市，成立于2015年。該公司的目標是制造價(jià)格合理且高質(zhì)量的電動(dòng)自行車(chē)。M2S公司稱(chēng)，對于那些正在尋找新型的出行工具或者不想流汗的騎行者來(lái)說(shuō)，電動(dòng)自行車(chē)是天賜之物——當前進(jìn)變得困難時(shí)，騎行者可以讓電機來(lái)承擔這些壓力。 
    2016年，M2S推出了兩款新型號的電動(dòng)自行車(chē)，一個(gè)是碳纖維電動(dòng)自行車(chē)，一個(gè)是胖版電動(dòng)自行車(chē)fatbike(因為輪胎比較厚)。這兩款自行車(chē)最初都是由推介碳纖維自行車(chē)的眾籌活動(dòng)All-Go資助的——該活動(dòng)是由Kickstarter活動(dòng)促成的，總共得到了20位支持者的支持，募集到了50335美元(約34.5萬(wàn)元人民幣)。那些意向支付2000美元或更高金額的用戶(hù)收到了自行車(chē)，包括電池和充電器。 
    All-Go自行車(chē)功能多樣且重量輕，采用了堅固的碳纖維車(chē)架，因此包括電池在內僅重33磅(約15公斤)。 
    M2S表示，目前市場(chǎng)上的一些電動(dòng)自行車(chē)可能非常重，難以把它們裝在自行車(chē)架上或用腳蹬回家。然而，All-Go自行車(chē)功能多樣且重量輕，采用了堅固的碳纖維車(chē)架，因此包括電池在內僅重33磅(約15公斤)。采用峰值功率為600瓦的中速電機，它可以達到30英里/小時(shí)(約48公里/小時(shí))的速度。該車(chē)有一個(gè)27速的ShimanoAlivio傳動(dòng)系統，充電一次可行駛35英里(約56公里)。All-GO的可拆卸式電池可以在四小時(shí)內充電完畢，裝在自行車(chē)的碳纖維車(chē)架上。 
    “使用碳纖維車(chē)架我們實(shí)現了輕量化設計，再結合中驅動(dòng)電機，可以將動(dòng)力傳遞給踏板，因此自行車(chē)的平衡度非常好，因此它的騎行充滿(mǎn)樂(lè )趣，并且性能超過(guò)了大多數電動(dòng)自行車(chē)。”M2S公司的創(chuàng )始人RobertCrews說(shuō)，“雖然有些自行車(chē)配有更大的電機，但我們所實(shí)現的功率重量比使這輛自行車(chē)非常適合通勤、休閑騎行和比較輕松的越野地形。 
    類(lèi)似于M2SAll-Go電動(dòng)自行車(chē)的碳纖維車(chē)架的制造 
    M2S公司的All-Go自行車(chē)的碳纖維車(chē)架都是在亞洲生產(chǎn)的，而個(gè)別部件是在該公司位于北卡羅來(lái)納州Asheville的工廠(chǎng)內安裝和測試的。 
    除了提供標準型號的碳纖維車(chē)叉和集成數字顯示器，該公司還可以提供100毫米的升級款避震車(chē)叉。
    來(lái)自加拿大的解決方案 
    另一款碳纖維電單車(chē)是EC1，由加拿大公司Daymak開(kāi)發(fā)。該公司成立于2001年，以“為公眾提供環(huán)保的交通解決方案”為目標。據創(chuàng )始人和首席技術(shù)官AldoBaiocchi介紹，Daymak是加拿大最大的電動(dòng)自行車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商。 
    EC1的開(kāi)發(fā)者介紹說(shuō)，對于騎行者來(lái)說(shuō)，它是世界上第一個(gè)價(jià)格適中的二合一碳纖維電動(dòng)自行車(chē)，在Indiegogo和Kickstarter上都進(jìn)行了眾籌，售價(jià)分別為79513美元(約54.4萬(wàn)元人民幣)和74220美元(約50.8萬(wàn)元人民幣)。 
    EC1碳纖維電動(dòng)自行車(chē)重34磅(約15.4公斤)，其中碳纖維車(chē)架重2.53磅(約1.15公斤)。 
    Daymak公司說(shuō)，電動(dòng)自行車(chē)的平均重量為60磅(約27公斤)，蹬踏起來(lái)非常累——只有用電機才能實(shí)現自主前進(jìn)。然而，使用碳纖維可以改變這一切。EC1碳纖維電動(dòng)自行車(chē)重34磅(約15.4公斤)，其中碳纖維車(chē)架重2.53磅(約1.15公斤)，據說(shuō)騎行速度可以達到20英里/小時(shí)(約32公里/小時(shí))。如果去除后輪和電機，換上備用的輪輞，自行車(chē)的重量可以變得更輕，這也就將輕量級碳纖維電動(dòng)自行車(chē)變成了輕量的山地自行車(chē)。如果繼續把鋼輞、車(chē)把或更多部件升級為碳纖維材料，自行車(chē)的總重量可以進(jìn)一步降至32磅/14.5公斤左右。這款自行車(chē)569毫米的車(chē)架采用700單向碳纖維制成，該公司說(shuō)這是最堅固的碳纖維織物，比常規的12K或3K纖維束都要堅固。“這一做法使得我們得以顯著(zhù)降低車(chē)的重量，但自行車(chē)的結構完整性沒(méi)有受到絲毫影響。”Daymak公司表示。 
    纖細的車(chē)架也減小了空氣阻力，騎行者可以達到更高的速度。 
    未來(lái)的旅行 
    名字深奧的Cyclotron是最近新開(kāi)發(fā)的一款電動(dòng)自行車(chē)，也曾在Kickstarter和Indiegogo上進(jìn)行過(guò)眾籌。在Kickstarter上，132名支持者意向支付了169105歐元(約124.6萬(wàn)元人民幣)，以幫助該項目成為現實(shí)，而在Indiegogo上，總共籌集到了69360美元(約47.5萬(wàn)元人民幣)，是最初目標的426%。 
    “在這個(gè)星球上，你不會(huì )看到其他制造商制造出任何類(lèi)似的自行車(chē)。”它的創(chuàng )造者們在Kickstarter頁(yè)面上說(shuō)，而且他們說(shuō)得沒(méi)錯。這款完全集成的自行車(chē)外觀(guān)非常具有未來(lái)感：無(wú)輻條車(chē)輪、藍色LED輪輞和光滑的碳纖維車(chē)架。 
    據該公司介紹，它是“世界上第一個(gè)無(wú)輪轂的自行車(chē)，采用了電子變速箱和超輕的航天級碳纖維復合材料車(chē)架。”據說(shuō)Cyclotron是世界上第一款商業(yè)化的采用了無(wú)輻條車(chē)輪技術(shù)的自行車(chē)。 
    Cyclotron自行車(chē)的所有車(chē)燈使用自動(dòng)的光傳感器開(kāi)關(guān)，傳感器根據當時(shí)的光線(xiàn)狀態(tài)開(kāi)啟/關(guān)閉這些燈。自充電的鋰離子電池包可以為Cyclotron的燈提供超過(guò)八個(gè)小時(shí)的動(dòng)力，而不需要啟動(dòng)內部的發(fā)電機。 
    這款自行車(chē)最初是由SinaDeuker設想出來(lái)的，她以前是三項全能運動(dòng)員，其靈感來(lái)自于設計博客時(shí)遇到的許多概念自行車(chē)。“我們生活的方方面面都在快速發(fā)展和演變，新發(fā)明幾乎每天都會(huì )涌現，淘汰過(guò)時(shí)的產(chǎn)品。”Deuker說(shuō)。“但是，就自行車(chē)而言，在過(guò)去的幾十年里，它們的速度幾乎沒(méi)有變化。我想創(chuàng )造出完美的‘兩輪車(chē)’，克服這些缺點(diǎn)，將世界上最先進(jìn)的技術(shù)與無(wú)與倫比的質(zhì)量和藝術(shù)結合起來(lái)。” 

德國Haibike自行車(chē)設計的自行車(chē)xDuroFullSevenCarbonUltimate 
    為了減小空氣的阻力和擾動(dòng)，Cyclotron自行車(chē)采用氣動(dòng)翼形管型材，它們可以像一把刀一樣割穿空氣。“Cyclotron車(chē)架的管形部件是隱形戰機的邊緣線(xiàn)和超輕型滑翔機的組合。”該公司表示。 
    “我們研究了許多其他類(lèi)型車(chē)輛的最新高科技材料和生產(chǎn)方法，在堅持采用‘普通’自行車(chē)平臺時(shí)，我們很快發(fā)現，改善的可能性是相當有限的。”該公司在其Kickstarter頁(yè)面上表示。對這家公司來(lái)說(shuō)，所使用的材料和生產(chǎn)方法是非常重要的。Cyclotron自行車(chē)是由航天級碳纖維復合材料制成的，所制成的自行車(chē)又堅固又輕。設計人員發(fā)現，在制造輕型車(chē)輛時(shí)，碳纖維是一個(gè)共同的主題。“無(wú)論何時(shí)，速度和性能都是相關(guān)的，我們總是能發(fā)現，碳纖維在這些結構中被廣泛使用。”該公司表示。 
    “在優(yōu)化Cyclotron單體車(chē)架的生產(chǎn)工藝時(shí)，我們測試了許多材料的性能，并確定了采用碳纖維夾層結構，我們可以制成最堅固、最輕、最耐用的結構。”該公司說(shuō)。“為了得到真正的航天級復合結構，我們將兩層碳纖維與超輕芯結構組合起來(lái)。這樣我們就可以使用更少層數的碳纖維和更少的樹(shù)脂，且不影響結構穩定性。” 
    蜂窩結構 
    Cyclotron車(chē)架采用夾層結構和環(huán)氧樹(shù)脂真空灌注而成，夾層結構由三維芯材和六邊形蜂巢結構組成。這款自行車(chē)的車(chē)架由類(lèi)似于船體結構的兩個(gè)殼體連接而成。“我們不需要使用任何‘秘密’的生產(chǎn)方法來(lái)制造碳纖維車(chē)架，因為目前的工藝已經(jīng)非常成熟。”Cyclotron自行車(chē)公司的公關(guān)與市場(chǎng)部總監ChrisWilliams表示。 
    車(chē)輪沒(méi)有輻條，可以在車(chē)輪空間插入物體。該公司的一個(gè)建議是插入一個(gè)由纖維復合材料制成的多邊形籃筐，既輕便又耐用。一個(gè)多邊形籃筐足夠存放兩大袋雜物或兩組六瓶裝水。該公司為Cyclotron配備了一個(gè)序列式變速箱，這意味著(zhù)沒(méi)有暴露在外的機械部件，也就很少需要維護。該公司在Indiegogo頁(yè)面上評論顯示，最終的自行車(chē)還集成有碳纖維撐腳架。 
    Williams對碳纖維在電動(dòng)自行車(chē)上的應用持樂(lè )觀(guān)態(tài)度。他對《增強塑料》(ReinforcedPlastics)雜志說(shuō)：“我們相信復合材料不僅將在自行車(chē)車(chē)架行業(yè)占據主導地位，在任何交通應用領(lǐng)域都將成為主導材料。”