يُستخدم الألومنيوم في كل مكان تتطلب فيه بنية خفيفة الوزن أو موصلية حرارية وكهربائية عالية. تحتوي الدراجة الرياضية النموذجية على كتلة أسطوانات ورأس وعلبة مرافق مصنوعة من الألومنيوم، بالإضافة إلى هيكل وذراع تأرجح ملحومين من الألومنيوم. داخل المحرك، يُعدّ استخدام الألومنيوم في المكابس بالغ الأهمية، حيث تتميز بقدرتها الفائقة على توصيل الحرارة، مما يسمح لها بتحمل درجات حرارة احتراق أعلى بكثير من درجة انصهارها. كما تُصنع العجلات، ومبردات سائل التبريد والزيت، وأذرع المكابح وأقواسها، وتيجان الشوكة العلوية (وأحيانًا السفلية)، وأنابيب الشوكة العلوية (في شوكات USD)، وملاقط المكابح، والأسطوانات الرئيسية من الألومنيوم أيضًا.

لطالما انبهرنا جميعًا بهياكل الألمنيوم التي تشبه لحاماتها كومة رقائق البوكر المتساقطة الشهيرة. بعض هذه الهياكل وأذرع التأرجح، مثل تلك الموجودة في دراجات أبريليا ثنائية الأشواط سعة 250 سم مكعب، تُعدّ تحفًا فنية رائعة.

يمكن تشكيل الألومنيوم ومعالجته حرارياً لزيادة قوته إلى مستويات أعلى من قوة الفولاذ الطري (60,000 رطل لكل بوصة مربعة قوة شد)، ومع ذلك، فإن معظم سبائكه سهلة وسريعة التشكيل. كما يمكن صب الألومنيوم أو تشكيله بالحدادة أو بثقه (وهي الطريقة المستخدمة في تصنيع بعض عوارض الهيكل الجانبية). ونظرًا لموصلية الألومنيوم العالية للحرارة، فإن لحامه يتطلب تيارًا كهربائيًا عاليًا، ويجب حماية المعدن الساخن من أكسجين الهواء باستخدام غاز خامل (لحام القوس الكهربائي بالغاز الخامل أو لحام القوس الكهربائي بالغاز الخامل).

على الرغم من أن الألومنيوم يتطلب كميات كبيرة من الكهرباء لاستخراجه من خام البوكسيت، إلا أنه بمجرد وجوده في شكل معدني، فإن إعادة تدويره لا تكلف الكثير ولا يضيع بسبب الصدأ، كما هو الحال مع الفولاذ.

سارع صانعو محركات الدراجات النارية الأوائل إلى استخدام المعدن الجديد آنذاك في صناعة علب المرافق، والتي لولا ذلك لكانت مصنوعة من الحديد الزهر الذي يزن ثلاثة أضعاف تقريبًا. الألومنيوم النقي معدن لين للغاية - أتذكر غضب والدتي عندما استخدم والدي قدرها المزدوج المصنوع من سبيكة 1100 كمصيدة مرتجلة للكرات المعدنية: فقد أصبح قاعه مليئًا بالنتوءات.

سرعان ما اكتُشفت القوة المتزايدة لسبيكة بسيطة تحتوي على النحاس، وهي السبيكة نفسها التي استخدمها رائد صناعة السيارات دبليو أو بنتلي في مكابسه التجريبية المصنوعة من الألومنيوم قبل الحرب العالمية الأولى. وفي اختبارات مقارنة مباشرة مع مكابس الحديد الزهر السائدة آنذاك، حققت مكابس بنتلي المصنوعة من الألومنيوم، من المحاولة الأولى، زيادة فورية في القدرة. كما أنها تعمل بدرجة حرارة أقل، وتُسخّن خليط الوقود والهواء الداخل بدرجة أقل، وتحافظ على كثافته بشكل أفضل. واليوم، تُستخدم مكابس الألومنيوم على نطاق واسع في محركات السيارات والدراجات النارية.

قبل ظهور طائرة بوينغ 787 المصنوعة من البلاستيك المقوى بألياف الكربون، كان من المسلّم به في عالم الطيران أن 60% من وزن أي طائرة فارغة تقريبًا يتكون من الألومنيوم. عند النظر إلى الأوزان النسبية وقوة الألومنيوم والفولاذ، يبدو هذا غريبًا للوهلة الأولى. صحيح أن وزن الألومنيوم لا يتجاوز 35% من وزن الفولاذ، عند مقارنة الحجمين، إلا أن الفولاذ عالي القوة أقوى بثلاث مرات على الأقل من الألومنيوم عالي القوة. فلماذا لا تُصنع الطائرات من الفولاذ الرقيق؟

الأمر يتعلق بمقاومة الانبعاج لهياكل متماثلة من الألومنيوم والفولاذ. إذا بدأنا بأنابيب من الألومنيوم والفولاذ لها نفس الوزن لكل قدم، وقلّلنا سُمك الجدار، فإن أنبوب الفولاذ ينبعج أولاً لأن مادته، التي لا تتجاوز سُمكها ثلث سُمك الألومنيوم، لديها قدرة أقل بكثير على التماسك الذاتي.

خلال سبعينيات القرن الماضي، عملت مع فرانك كاميليري، صانع هياكل الدراجات. عندما سألته عن سبب عدم استخدامنا أنابيب فولاذية ذات قطر أكبر وجدران أرق لصنع هياكل أخف وزناً وأكثر صلابة، قال: "عندما تفعل ذلك، تجد نفسك مضطراً لإضافة كمية كبيرة من المواد إلى أشياء مثل قواعد المحرك لمنعها من التصدع، وبالتالي يختفي توفير الوزن".

اعتمدت كاواساكي لأول مرة أذرع التأرجح المصنوعة من الألومنيوم في دراجاتها النارية المخصصة لسباقات موتوكروس في أوائل سبعينيات القرن الماضي، ثم حذت الشركات الأخرى حذوها. وفي عام 1980، زودت ياماها كيني روبرتس بدراجة سباقات الجائزة الكبرى ثنائية الأشواط سعة 500 سم مكعب، والتي صُنع هيكلها من أنابيب ألومنيوم مربعة المقطع. تطلب الأمر الكثير من التجارب التصميمية، ولكن في النهاية، وبفضل أفكار المهندس الإسباني أنطونيو كوباس، تطورت هياكل دراجات ياماها المخصصة لسباقات الجائزة الكبرى إلى عوارض الألومنيوم المزدوجة الكبيرة المألوفة اليوم.

بالتأكيد توجد هياكل ناجحة من أنواع أخرى، مثل هيكل دوكاتي المصنوع من أنابيب فولاذية على شكل شبكة، وهيكل جون بريتن المصنوع من ألياف الكربون في أوائل التسعينيات. لكن هياكل العوارض المزدوجة المصنوعة من الألومنيوم هي السائدة اليوم. أنا على ثقة من إمكانية صنع هيكل عملي من الخشب الرقائقي المصبوب، شريطة أن يحتوي على نقاط تثبيت متينة وهندسة مجربة وموثوقة.

ثمة فرق جوهري آخر بين الفولاذ والألومنيوم، وهو أن الفولاذ له ما يُسمى حد الإجهاد: وهو مستوى إجهاد تشغيلي يكون دونه عمر القطعة غير محدود عمليًا. تفتقر معظم سبائك الألومنيوم إلى حد الإجهاد، ولهذا السبب تُصمَّم هياكل الطائرات المصنوعة من الألومنيوم لعدد ساعات استخدام مُخطَّط له. دون هذا الحد، يتغاضى الفولاذ عن أي تقصير، بينما يحتفظ الألومنيوم بكل آثار الإهمال على شكل تلف داخلي غير مرئي ناتج عن الإجهاد.

لم يكن هيكل سيارات سباق الجائزة الكبرى الرائع في التسعينيات ليُشكّل أساسًا للإنتاج الضخم. فقد كان يتألف من قطع ملحومة معًا من عناصر ألومنيوم مصنّعة آليًا ومضغوطة ومصبوبة. وهذا ليس معقدًا فحسب، بل يتطلب أيضًا أن تكون السبائك الثلاث قابلة للحام معًا. واللحام مكلف من حيث المال والوقت، حتى لو تم تنفيذه بواسطة روبوتات الإنتاج.

إن التقنية التي أتاحت محركات الأشواط الأربعة خفيفة الوزن وهياكل الصب الحديثة هي أساليب ملء القوالب منخفضة الاضطراب، والتي لا تُؤدي إلى تراكم طبقات أكسيد الألومنيوم التي تتشكل فورًا على الألومنيوم المنصهر. تُشكل هذه الطبقات مناطق ضعف في المعدن، الأمر الذي كان يتطلب في السابق أن تكون المسبوكات أكثر سمكًا لتحقيق القوة الكافية. قد تكون الأجزاء المصبوبة بهذه العمليات الجديدة معقدة للغاية، ومع ذلك، يُمكن تجميع هياكل الألومنيوم اليوم باستخدام عدد قليل جدًا من اللحامات. ويُقدر أن أساليب الصب الجديدة تُوفر 30 رطلاً أو أكثر من وزن الدراجات النارية المُنتجة.

إلى جانب أنواع الفولاذ المتعددة، يُعدّ الألومنيوم مادة أساسية في الحضارة الإنسانية، ولكنه أكثر من ذلك بالنسبة للدراجات النارية الحديثة. إنه جوهر الدراجة، لدرجة أننا بالكاد نراه أو نُدرك مدى تأثيره على أداء الدراجة.