Tiedän, että DIY hiilaripyörät on perinteisesti tehty noin, mutta pari materiaaligeometrista seikkaa potkii vastaan.
Hiilikuitu on jäykkyydeltään ja lujuudeltaan teräksen luokkaa. Sopivasti valituilla suunnatuilla kuiduilla lujuus ja jäykkyys nousevat jopa enemmän kuin tuplaksi teräkseen verrattuna.
Jos siis ei ole tarkoitus tavoitella teräsrunkoa jäykempää rakennetta, ei mitään järkevää syytä tehdä rakenteen poikkileikkauksesta teräksistä suurempaa. Se on menetelmä, jolla saadaan jäykkyyttä ja lujuutta nostettua, kun käytössä on joustava ja huonolujuuksinen materiaali, mitä taas hiilikuitu kaikkein vähiten on.
Teräsputken vajaa puolitoistamillinen seinämä on hiilikuiturakenteellekin sopiva. Jos runkorakenteen poikkileikkaus on paksumpi, on sen ympärysmitta suurempi, joten laminoidun kuoren täytyy olla ohuempiseinämäinen, jos tavoitellaan samaa rakennepainoa.
Esimerkiksi tuo 70 mm kertaa 120 mm on ympärysmitaltaan noin tupla 50 mm putkeen verrattuna. Saman painon saavuttaakseen pitäisi siis käyttää alle puolta 50 mm rakenteen seinämänvahvuudesta. 50 x 1 putki olisi hyvä, jos sitä saisi ja kykenisi luotettavasti hitsaamaan. Noin suuren poikkileikkauksen hiilikuiturakenne olisi paljon jäykempi ja paljon lujempi, mutta seinämää saisi olla vain puoli millimetriä.
Muottirakenteena toimiva vaahtomuovikin painaa ja varsinkin sen huokosiin imeytyvä hartsi. Lisäksi kovin ohutseinäiset rakenteet tuottavat laminoinnissa materiaalia, jossa on vähän kuitua verrattuna hartsin määrään ja osa hiilikuidun hyvistä ominaisuuksista menetetään. Muotin pinta ei painu niin hyvin kuitukerroksia vasten, kuin toinen kuitukerros. Väliin jää koloja, jotka täyttyvät hyvässä tapauksessa hartsilla, huonommassa tapauksessa ilmalla ja tekevät rakenteesta haperoa.
Siksi en ymmärrä, miksi hiilikuituisen rakenteen pitäisi olle paksu. Finnfoam on aika pehmeää materiaalia laminoinnin pohjaksi, josta syystä hartsia valuu ylimäärin vaahtomuovin epätasaisuuksiin ja sekin huonontaa hiilikuidun kuitu-hartsi-suhdetta. Siksi tuota muottia vasten olevaa pinta-alaa kannattaa pienentää, jos vain voi.
Minä suosittelen käyttämään mahdollisimman sileää ja kovaa laminointiydintä, mitoittamaan poikkileikkaukset niin, että laminaatin kerrospaksuus on yli millin ja ehdottomasti teippiä tai alipainesäkkiä laminoinnissa.
Hiilikuitu on hiton kevyttä materiaalia ja sen, ja muiden kuitulaminaattien, erityisominaisuus on integroitujen muotojen helppo toteutettavuus. Siksi laminoimalla tehty rakenne kannattaa suunnitella siten, että siinä on olennaiset asiat jo valmiina ja parhaimmillaan mitään ei tarvitse erikseen kiinnittää runkoon. Istuin esimerkiksi pitäisi rakenteellisilta, merkittäviä voimia kantavilta, osiltaan olla ilman muuta osa runkoa.
Ymmärrän, että tämä kommentti varmaan hämmentää, kun olen tähän saakka puhunut paksujen poikkileikkausten ja ohuisen seinämien puolesta. Laminoinnissa on kuitenkin valmistusteknisiä rajoitteita, jotka huonontavat laminaatin ominaisuuksia kerrospaksuuden ohentuessa samalla tavalla, kuin metallirakenteella seinämän ohentamista rajoittaa hitsausten onnistuminen ja vetely. Suo siellä vetelä täällä. Muuta ei voi, kuin etsiä suolta saareke. 