@ 2015.04.05 , 23:07
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无用技能之:自制碳纤冰镐

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如果你想去攀登冰山,就需要一对冰镐。目前在美国做冰镐技术最好的就是黑钻公司(Black Diamond),但是售价是每把340美元一把。也许你可以考虑自己做一对,就像上面这个玩意一样,还省下了500多克的重量。

Nils Cuinat-Guerraz是加拿大麦吉尔大学的复合材料研究员。他也没法砸将近700美元去买两把冰镐,所以他想要去登山的时候,决定自己做一个。

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自己动手DIY一个冰镐的第一步就是决定形状,一把冰镐的几何形状非常重要,能彻底改变整个工具的手感和工作。一把走路时用的冰镐(上左)只能让自己停下来,它的拾料角度(尖角和把手的角度)。混合攀岩斧,比如BD Fusion攀冰小冰镐(上右)角度很陡,而且中间还有一个尖尖的破冰小工具。

一个户外活动公司在设计冰镐时在设定几何形状时考虑的因素包括拾料角度、把手、工具长度、轴曲线等等,这也是最难的一部分。据黑钻公司研究与开发部主管Bill Belcourt介绍,他的团队首先要做的是定项目目标,比如要做一个“重量少于一磅但能用于爬冰的斧头”,然后在实验室和现场尝试15~20把概念设计产品,看看那把符合这个目标。

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因为没法给不同形状建模、实验,Nils只执着于一个设计和尝试设计。他的形状取自Petzl品牌的Quark系列冰镐,把它整个用碳材料重新复刻了一个版本。这样他能直接从Petzl原产品上抠下镐尖和手指握的那块材料,不用再自己去打磨了。

决定好形状之后,他用电脑测试了强度有限元模拟(FEM)是一个基本实现电脑化的应力测试,能让工程师以不同的负载和强度为模型,模拟会发生什么结果,然后让工程师找到问题并有希望解决它。

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电脑测试做完之后,Nils脑海中基本就形成了结构的基本思路,并把结构挪到第一个原型上去。为了做好他的碳纤维冰镐,他利用了一个叫真空辅助树脂传递模塑(Vacuum-Assist Resin Transfer Moulding,VARTM)的程序。大体上就是做一个刚性模具,会流出塑料泡沫最后做出你想要的形状,然后在外面绕一层碳纤维。Nils总共包了3层碳纤维,每一种都是用不同的编制方式打造,好让这把斧头在各个方向都能有很强的力量。

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然后包上碳纤维的模具上又覆盖上一层树脂,放进真空袋里用压力让碳纤维渗透到树脂中。最后成功做出超轻、超刚性的碳纤维结构。

这个步骤相对便宜、简单,除了真空袋和碳纤维(昂贵的材料)本身不再需要其他机械设备。但它是个缓慢的过程,而且有可能会出现瑕疵品。而且很难做出复杂的形状或图案。

所以黑钻公司在为客户做碳纤维工具时采用的都是树脂传递模塑法,这个技术的核心思想和Nils的类似,只是实施方式不同。碳材料都被挤进了一个金属模,然后在中间插入气囊给它充气,这样就能很精准地让树脂和碳纤维融合。这是一种精良得多的工艺,黑钻的破冰工具里多达54种碳材料,相比而言Nils的只有3种。不过这样一来成本也更高,而且还用上了复杂的机械设备。

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自己DIY和真正专业公司的巨大区别还在于测试水平。Belcourt透露,黑钻公司的实验室里有上百种斧头要进行压力测试,任何在商店售卖的该公司斧头都是经过UIAA(国际登山协会联盟)认证的,UIAA又另有一套系统测试。

而Nils也想参照专业水准进行主要强度试验:把两端固定,中间放上重物尝试把它折断。商业售卖的斧头能承受2000N的压力才能通过基本评级,4000N才能作为专业技术工具。Nils的第一个模型承受的拉力是1400N,他自己认为最终出来的成品应该能承受大约3000N的力。

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Nils之前有两个碳纤维轴,他只需要在一断钻孔放进镐头,用握把胶带把把手缠一圈就能做出能上山的东西。我(原文记者)拿着这样简单处理过的斧头上了几个魁北克的瀑布,结果令人意外的好用。

相比黑钻公司的Cobras(588克一把),这些看起来很差的冰镐居然只有320克重(可能是因为没有金属头的原因)。不过这样的工具会有点难破冰,因为在挥动时产生的推动力很小。但换个角度想,重量轻就能让手臂不那么累。而且Nils认为,他只花了200美元就做了一对。尽管这中间他利用职务之便借用了麦吉尔大学的实验室。

不管怎么说,用自制的冰镐用在严肃的攀登活动本身就很疯狂。在跟Bill Belcourt谈过之后,我对他们在制作碳纤维工具花费的时间、努力及科学产生敬意。Cobras历时几十年制造,花了研究与开发部门要花几年时间来做一个工具并让它通过测试。登冰山是个危险的户外运动,比起用自己的零件组装一个工具,用精心设计、经过缜密测试的工具才能让自己的生命有保障,这上面不能省。

本文译自 gizmodo,由译者 小笨 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 29+1

  1. yelengye
    @3 years ago
    2745458

    然后让工程师找到问题并游戏王解决它。
    竟然不是 oioi

    [12] XX [4] 回复 [0]
  2. dxf733
    @3 years ago
    2745459

    “然后让工程师找到问题并‘游戏王’解决它。”
    本能地往上翻看看是不是OIOI回归了。

    [11] XX [3] 回复 [0]
  3. B宝丁丁小
    @3 years ago
    2745463

    最终,主角把这项技术卖给了浙江义乌,用换来的资金买了一对340刀的正品冰镐

    [67] XX [3] 回复 [0]
  4. 灯泡小队长
    @3 years ago
    2745464

    登冰山是个危险的户外运动,比起用自己的零件组装一个工具,用精心设计、经过缜密测试的工具才能让自己的生命有保障,这上面不能省。

    说得好,看到那些骑死飞进藏就来气

    [119] XX [1] 回复 [0]
  5. 2745466

    走路用的斧头是干嘛的…=_=

  6. 倒栽葱
    @3 years ago
    2745469

    我tm有这本事还买不起300 400刀的一把登山镐么!!!!!

    [43] XX [1] 回复 [0]
  7. mty1111
    @3 years ago
    2745471

    安全重要啊。

  8. 威猛小老虎
    @3 years ago
    2745472

    安全重要啊。

  9. 突然摔倒
    @3 years ago
    2745473

    谁说没用?僵尸入侵的时候可是大杀器啊!

  10. 的的的
    @3 years ago
    2745475

    不知道这样的文章有何意义

  11. 镜子
    @3 years ago
    2745476

    社会分工最有价值的地方在于每个人都可以在一个技能上点满专精,节省了大量学习成本,so,别再乱点天赋乱学技能了

  12. 黑夜里的网子
    @3 years ago
    2745484

    用公家资源做私人事情,这拿到中国是要被批判的。
    在国外就成了具有探索精神的好例子。

    但我还是反对这种行为。

    [34] XX [7] 回复 [0]
  13. 你好啊
    @3 years ago
    2745485

    罗拉用的那种有没有

  14. 我是SB
    @3 years ago
    2745490

    @灯泡小队长: 死飞是招你惹你了

    [0] XX [11] 回复 [0]
  15. 2745496

    碳和鸡肉在石盅里捣烂,就成了碳纤维

  16. 神之疯神
    @3 years ago
    2745501

    @黑夜里的网子: 批判个毛,顶多算是“熟悉仪器操作方式”,不管在哪这种事情多了去了

  17. 2745502

    oioi附体w(゚Д゚)w

  18. 孔43号
    @3 years ago
    2745510

    就看到了一堆黑钻公司各种好

  19. 2745511

    看图片,我还以为是只企鹅。。。。看标题,我还以为是企鹅自制的碳纤镐。。。。。

  20. 少爷
    @3 years ago
    2745512

    碳纤维关键的高温高压工序咋没了呢,

  21. 2745519

    抢饭碗的来了

  22. 2745539

    孤高之人 有这个。能够减轻重量对登山来说很重要啊

  23. neverland
    @3 years ago
    2745574

    他自己只花200美刀;但这成本真的只有这么点?实验室究竟在这上面花了多少?仪器折旧怎么算?

  24. 2745597

    让碳纤维渗透到树脂中。总觉得写反了。

  25. 我是SB
    @3 years ago
    2745883

    @灯泡小队长: 我 操 你 妈

  26. someone
    @3 years ago
    2746011

    @我是SB: 对用户名表示赞同,所以我点了oo

  27. 2746774

    @萧xx: 走雪地或者冰上时当登山杖用,重要的是如果发生滑坠可以立即把镐头插入冰雪中防止坠山。

  28. 吐了个槽
    @3 years ago
    2747024

    镐太轻结果砸不进冰里

  29. 棕色
    @3 years ago
    2747076

    BD的冰镐很难用。所以最后他仿制的是Petzl Quark。我前几天打折的时候买了一对Grivel的碳纤维镐也就是500刀。其实镐把是次要的,要把镐尖做得好用很难。

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