Grinta artikel Carbonherstel, lees het hier!

In september heeft het blad ‘Grinta’ een speciale editie geschreven over carbon. Hierin een artikel over de reparatiemogelijkheden van van carbon door Carbonherstel. Hieronder is het Grinta artikel Carbonherstel te lezen uit nmr 48.

We gaan langs bij Jeroen van den Hout, carbonspecialist van Carbonherstel.nl in Tilburg. “Tot op vandaag worden gebroken of gescheurde carbon frames en onderdelen bij het afval gezet”, jammert hij. “Maar dankzij de beschikbaarheid van kwalitatief goede carbonweefsels, epoxyharsen en reparatiemethoden en –technieken is carbon reparatie inmiddels een volwaardig alternatief. Daarnaast is carbon reparatie ook nog eens veel goedkoper dan de aanschaf van een nieuw frame of een nieuw wiel. Uit tests is gebleken dat een vakkundig gerepareerd carbon race- of carbon mountainbikeframe weer minstens net zo sterk is, als voor de beschadiging, scheur of breuk.” Interessante stelling. Tijd om hier wat dieper op in te gaan … In drie stappen leggen we het thema van carbon reparatie bloot: wat verstaan we precies onder ‘kapot’ carbon?; hoe verloopt het herstelproces?; en last but not least: hoe sterk is hersteld carbon?

Grinta artikel carbonherstel, jeroen van den Hout

Beschadiging, scheur of breuk? “Een frame kan op vele manieren beschadigd raken”, aldus Jeroen. Bij mountainbikes en racefietsen slaat bij een valpartij het stuur vaak tegen het frame, waardoor er in de bovenbuis een beschadiging, scheur of gat ontstaat. Bij mountainbikes is de meest voorkomende schade dat de ketting vastloopt tussen frame en crankstel (chain-suck). Bij alle frames kunnen beschadigingen ontstaan door valpartijen, stoten, opspattende stenen, een slecht afgestelde achterderailleur die in de spaken slaat en daarbij de achtervork beschadigt. Ook door een slecht passende zadelpen of te korte zadelpen kan de zitbuis beschadigd raken. Bij wielen ontstaan beschadigingen door losscheuren van spaaknippels, steenslag, verkeerde remblokken en inslijten van het remvlak. Onder andere door grote piekbelastingen dwars op de carbonvezel kunnen er scheuren of breuken ontstaan in de bovenbuis, de staande en liggende achtervorken, de zadelpen, de bidonnokken, voor- en achterpadden of kan de bracketpot losraken. Beschadigingen en gaten in carbon kun je zelf gemakkelijk waarnemen. Maar hoe weet je hoe ernstig een beschadiging is? Datzelfde geldt voor een scheurtje. Zit dat scheurtje alleen in de lak of ook in de onderliggende carbonlagen? Het is niet gemakkelijk om zelf de ernst van een beschadiging vast te stellen. Jeroen adviseert om bij kleine haarscheurtjes een markering aan te brengen om te kunnen vaststellen of een scheurtje na het fietsen langer is geworden. Beschadigingen en gaten in carbon kun je zelf gemakkelijk waarnemen. Maar het is dan weer niet gemakkelijk om zelf de ernst van een beschadiging in te schatten. Als het scheurtje langer wordt (groeit), dan is het zeker tijd om naar de carbonspecialist te gaan. Sommige frames worden vervaardigd met een High Modulus carbonvezel. Dat is een ultra sterke vezel, waarmee lichte frames met een hoge stijfheid gemaakt worden. Ondanks het feit dat een High Modulus carbonvezel sterker is, is hij toch ook kwetsbaar. De vezel is in de lengte stijf, maar die hoge stijfheid maakt het carbon ook breekbaarder dwars op de vezel. Overigens geldt dat laatste voor alle carbonvezels. Elk voordeel heeft blijkbaar zo zijn nadeel. Carbon is op dit moment het beste materiaal om een licht en stijf frame te vervaardigen. Al kleeft er aan carboncomposiet nog wel een nadeel. Het is nog niet recycleerbaar en vormt daarom een toenemend milieuprobleem. Waar moet je met al die afgedankte en kapotte carboncomposiet frames en wielen naar toe? Volgens Jeroen is het hoofdbestanddeel van de carbonvezels in de meeste frames Unidirectional (UD) carbonvezels, alleen de buitenste laag varieert vaak van 1K tot 12K carbonvezel. De ernst van een scheurtje zou men kunnen vaststellen middels een röntgendoorlichting. Er zijn echter maar weinig bedrijven die dat kunnen en als ze het kunnen is het vaak duurder dan een reparatie. “Wat ik doe om de ernst van de beschadiging vast te stellen, is te luisteren naar het verhaal van de klant, om te weten hoe de beschadiging precies is ontstaan. Daarna doe ik een visuele check en vervolgens een tikproef en zonodig schuur ik de lak weg. Op die manier krijg ik een goed inzicht in de aard en de mate van de beschadiging. Bij het dieper wegschuren van het composiet, ofwel de hars en het carbonweefsel zie je een soort jaarringen. Dat zijn de laagjes carbonvezel. Bij het schuren zie je tevens of de laagjes gedelamineerd (van elkaar losgekomen) zijn of dat ze nog ‘gezond’ zijn. Bij elke scheur is er in meer of mindere mate sprake van delaminatie.” Het herstelproces  Bijna alle beschadigingen, gaten, scheuren en breuken in carbon kunnen worden hersteld. “De methode die ik toepas”, aldus Jeroen, “is afgeleid van de methode die ontwikkeld is en gehanteerd wordt in de vliegtuigreparatie bij de grote merken. Daar repareert men al meer dan 20 jaar de carboncomposiet onderdelen van vliegtuigen. En als er één branche is waarbij veiligheid en zorgvuldigheid op de eerste plaats staan dan is het wel de vliegtuigindustrie. Ik heb gekozen voor de ‘best practice’ uit de vliegtuigindustrie.” Deze hoge standaard van carbonherstel heeft Jeroen geïntegreerd in zijn herstelproces. Die keuze voor de ‘best practice’ is niet een eenmalige keuze. ‘Best practice’ betekent dat je continu op de hoogte moet zijn van de laatste ontwikkelingen op het gebied van carbonherstel. Je moet op de hoogte van de nieuwste methoden, technieken en materialen zijn. “Tot nu toe betekent dat voor mij gemiddeld zo’n twintig uur studie per week.” In zijn herstelproces hanteert Jeroen drie leidende principes: hij gebruikt uitsluitend aerospace goedgekeurde epoxyharsen, maakt altijd gebruik van een vacuümtechniek en van een warmtetechniek. “Alleen met de vacuümtechniek bereik ik een perfecte opname en verdeling van de epoxyhars tussen het carbonweefsel en de verschillende carbonlagen.” Te veel epoxy, of juist te veel carbonweefsel gaat ten koste van de sterkte van het gerepareerde deel. Door de enorme druk van 10.000 kilo druk per vierkante meter op de verschillende carbonlagen zorgt vacuüm ook voor een hele sterke hechting. De overbodige epoxyhars wordt eruit gedrukt en alle lucht wordt eruit getrokken. Dat is noodzakelijk omdat lucht bij verschillende temperaturen kan uitzetten en krimpen, wat kan leiden tot delaminatie. Om een optimale sterkte en taaiheid te bereiken laat Jeroen de epoxyhars verder uitharden in een oven. De oven verwarmt de epoxy tot 70 graden. Daarbij blijft de temperatuur laag genoeg om aanwezige lak en transfers te beschermen. Het herstelproces begint met het schuren van de beschadigde plek. Er wordt net zolang geschuurd tot er sprake is van gezonde carbonlagen. Op dat moment zie je exact de omvang van de beschadiging. Afhankelijk daarvan wordt ook de binnenkant van de buis of de velg opgeruwd en ontvet om ook aan de binnenkant ervan te kunnen herstellen. Dat is nodig om minimaal de oorspronkelijke sterkte te realiseren. “Voor het herstellen van de binnenkant heb ik een unieke methode ontwikkeld”, zegt Jeroen. Want hoe kun je carbon stevig hechten aan de binnenkant van een buis of velg?

Een goed uitgevoerde reparatie geeft minstens dezelfde sterkte aan het frame of het wiel als toen het frame of het wiel nog nieuw was.

Daarvoor maakt hij eerst een flexibel plaatje carboncomposiet precies in de vorm van de buis of velg. Vervolgens trekt hij dat, voorzien van epoxy, met grote kracht tegen de binnenkant, zodat er een optimale hechting ontstaat. Daarbij zorgt hij er wel voor dat dat niet ten koste gaat van de oorspronkelijke flexibiliteit van het te repareren onderdeel. “Als ik in een gebroken buis een massieve carbonbus aanbreng, dan beïnvloedt dat de rijeigenschappen, met name de flexibiliteit van het frame en loop ik de kans dat er na verloop van tijd een nieuwe beuk ontstaat aan de eindpunten van de bus.” Het plaatje aan de binnenkant moet dus sterk zijn, maar zeker ook voldoende flexibel. Dat geldt ook voor de epoxyhars. Daarom gebruikt Jeroen epoxy met toevoeging van een speciale flexibilisator. “Door de juiste versterking aan de binnenkant aan te brengen, kan ik extra sterkte creëren zonder een zichtbare verdikking aan de buitenkant en zonder noemenswaardige gewichtstoename.” Na deze eerste stap volgt het herstel van de buitenkant. Er wordt altijd drie keer geschuurd en ontvet. Dan wordt zorgvuldig de structuur van het carbon vastgesteld, zodat de nieuwe lagen carbon perfect in de juiste richting kunnen worden aangebracht. Bij het aanbrengen van het carbonweefsel mag dat nooit met de blote handen worden aangepakt, omdat huidvet niet meer van carbon te verwijderen is. Elk laagje carbon wordt aangebracht met epoxyhars. In totaal gaat het meestal om negen lagen, twee aan de binnenkant, een aan de buitenkant en zes lagen ertussen. Daarbij streeft men naar een verhouding van 60% carbonvezel en 40% epoxyhars. Tussen elke stap van het reparatieproces moet het 24 uur in vacuüm uitharden bij een temperatuur van 70 graden. Daarna wordt de temperatuur afgebouwd met 20 graden per uur. Op die manier wordt voorkomen dat er spanning in het materiaal ontstaat. Nadat de uitharding is voltooid, moet het gerepareerde onderdeel klaargemaakt worden voor de spuiter. Dat betekent weer schuren, wegschuren overtollig epoxy hars en om het oppervlak egaal en naadloos te maken. Als dat gebeurd is, gaat het frame of gaan de wielen naar de spuiter. De spuiter zal de originele kleurcodes voor de lak gebruiken, zodat de gerepareerde plek niet meer terug  te vinden is. Zonodig worden ook de stickers (decals) in de originele staat hersteld. Dit maakt dat de totale duur van het herstelproces minimaal 2 weken is. Hoe sterk is hersteld carbon? Naar de sterkte van hersteld carbon is al onderzoek gebeurd. Het resultaat daarvan is dat een goed uitgevoerde reparatie minstens dezelfde sterkte aan het frame of het wiel geeft als toen het frame of het wiel nog nieuw was. Maar daar zit hem nou juist de kneep, dat geldt alleen bij een goed uitgevoerde reparatie. Welke klant kan beoordelen of de reparatie goed uitgevoerd is? Kies daarom voor een betrouwbaar en gespecialiseerd carbonherstelbedrijf. De praktijkervaring van Jeroen is dat eenzelfde ‘ongeval’ niet kapot gaat op de gerepareerde plek, omdat die plek sterk is. Op dit moment is carbon als grondstof voor massaproducten enorm in opkomst dankzij onder andere de bijdrage van BMW. Zij hebben een reeds een middenklasse auto geproduceerd waar veel composiet in verwerkt is. Mede dankzij deze impuls wordt er momenteel onderzoek gedaan naar reparatietechnieken van carbon. Jeroen van den Hout neemt deel aan die onderzoeken en is daarnaast met de Technische Universiteit Eindhoven in gesprek om zijn reparatiemethode wetenschappelijk te laten testen. Dat Jeroen overtuigd is van de kwaliteit van zijn herstelwerk blijkt uit het feit dat hij standaard vijf jaar garantie op de reparatie geeft. En door zijn carbonherstel verkleint of vertraagt hij het milieuprobleem dat gevormd wordt door kapot carboncomposiet dat afgedankt bij het afval wordt gedumpt.

Opmerking toegevoegd april 2015: Inmiddels heeft Carbonherstel een luchtvaart reparatie certificaat ontvangen van Boeing. In het verlengde hiervan geven wij vanaf heden standaard levenslange garantie op de Carbon reparatie

Grinta artikel Carbonherstel proces