อะลูมิเนียมถูกนำไปใช้ในทุกที่ที่ต้องการโครงสร้างน้ำหนักเบา หรือการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง รถจักรยานยนต์สปอร์ตทั่วไปจะมีบล็อกกระบอกสูบ ฝาสูบ และห้องข้อเหวี่ยงที่ทำจากอะลูมิเนียม รวมถึงโครงตัวถังและสวิงอาร์มที่เชื่อมด้วยอะลูมิเนียม ภายในเครื่องยนต์ การใช้งานอะลูมิเนียมที่สำคัญที่สุดคือลูกสูบ ซึ่งด้วยคุณสมบัติการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม ทำให้สามารถทนต่ออุณหภูมิการเผาไหม้ที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวได้มาก ล้อ หม้อน้ำหล่อเย็นและน้ำมัน คันโยกมือและขายึด ฝาครอบโช้คหน้าด้านบนและ (บ่อยครั้ง) ด้านล่าง ท่อโช้คหน้าด้านบน (ในโช้คแบบ USD) คาลิเปอร์เบรก และแม่ปั๊มเบรกก็ทำจากอะลูมิเนียมเช่นกัน

เราทุกคนเคยชื่นชมโครงตัวถังอะลูมิเนียมที่มีรอยเชื่อมคล้ายกองชิปโป๊กเกอร์ที่ล้มระเนระนาด โครงตัวถังและสวิงอาร์มบางรุ่น เช่นของรถแข่งสองจังหวะ 250 ซีซีของ Aprilia นั้นงดงามราวกับงานศิลปะ

อะลูมิเนียมสามารถผสมและอบชุบความร้อนเพื่อให้มีความแข็งแรงมากกว่าเหล็กกล้าอ่อน (แรงดึง 60,000 psi) แต่โลหะผสมส่วนใหญ่สามารถขึ้นรูปได้ง่ายและรวดเร็ว อะลูมิเนียมยังสามารถหล่อขึ้นรูป ตีขึ้นรูป หรืออัดรีดได้ (ซึ่งเป็นวิธีการผลิตคานข้างตัวถังรถยนต์บางชนิด) การนำความร้อนสูงของอะลูมิเนียมทำให้การเชื่อมต้องใช้กระแสไฟฟ้าสูง และโลหะร้อนต้องได้รับการปกป้องจากออกซิเจนในบรรยากาศโดยใช้ก๊าซเฉื่อย (TIG หรือเฮลิอาร์ค)

แม้ว่าการสกัดอะลูมิเนียมจากแร่บอกไซต์จะต้องใช้ไฟฟ้าปริมาณมาก แต่เมื่อได้เป็นโลหะแล้ว การรีไซเคิลจะมีต้นทุนต่ำและไม่เกิดสนิมเหมือนเหล็ก

ผู้ผลิตเครื่องยนต์รถจักรยานยนต์ในยุคแรกๆ รีบนำโลหะชนิดใหม่นี้มาใช้ทำเสื้อข้อเหวี่ยง ซึ่งหากไม่ใช้โลหะชนิดนี้จะต้องทำจากเหล็กหล่อซึ่งมีน้ำหนักมากกว่าเกือบสามเท่า อะลูมิเนียมบริสุทธิ์นั้นอ่อนมาก—ฉันจำได้ว่าแม่ของฉันโกรธมากที่พ่อของฉันใช้หม้อต้มน้ำสองชั้นที่ทำจากโลหะผสม 1,100 ของเธอเป็นกับดักลูกปืนบีบีแบบชั่วคราว: ก้นหม้อกลายเป็นรอยบุ๋มเต็มไปหมด

ในไม่ช้าก็มีการค้นพบว่าโลหะผสมอย่างง่ายที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบนั้นมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น และโลหะผสมชนิดนี้เองที่ WO Bentley ผู้บุกเบิกวงการรถยนต์นำมาใช้ในลูกสูบอะลูมิเนียมทดลองของเขาในช่วงก่อนสงครามโลกครั้งที่ 1 ในการทดสอบเปรียบเทียบกับลูกสูบเหล็กหล่อซึ่งเป็นที่นิยมในขณะนั้น ลูกสูบอะลูมิเนียมรุ่นแรกของเบนท์ลีย์สามารถเพิ่มกำลังได้ทันที มันทำงานได้เย็นกว่า ทำให้ส่วนผสมเชื้อเพลิงและอากาศที่เข้ามามีอุณหภูมิสูงขึ้นน้อยลง และรักษาความหนาแน่นของส่วนผสมได้ดีกว่า ปัจจุบัน ลูกสูบอะลูมิเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์รถยนต์และรถจักรยานยนต์

ก่อนที่เครื่องบินโดยสาร 787 ของโบอิ้งซึ่งทำจากพลาสติกเสริมใยคาร์บอนจะเข้ามา การบินนั้นถือเป็นเรื่องปกติที่เครื่องบินเกือบทุกลำมีน้ำหนักเปล่าเป็นอะลูมิเนียมถึง 60 เปอร์เซ็นต์ เมื่อพิจารณาถึงน้ำหนักและความแข็งแรงสัมพัทธ์ของอะลูมิเนียมและเหล็กแล้ว ในตอนแรกอาจดูแปลก ใช่ อะลูมิเนียมมีน้ำหนักเพียง 35 เปอร์เซ็นต์ของเหล็กเมื่อเทียบปริมาตร แต่เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงนั้นแข็งแรงกว่าอะลูมิเนียมความแข็งแรงสูงอย่างน้อยสามเท่า ทำไมไม่สร้างเครื่องบินจากเหล็กบางๆ ล่ะ?

สรุปได้ว่า ความต้านทานต่อการโก่งงอของโครงสร้างที่เทียบเท่ากันระหว่างอลูมิเนียมและเหล็กนั้นแตกต่างกัน หากเราเริ่มต้นด้วยท่ออลูมิเนียมและเหล็กที่มีน้ำหนักต่อฟุตเท่ากัน และลดความหนาของผนังลง ท่อเหล็กจะโก่งงอก่อน เนื่องจากวัสดุของเหล็กมีความหนาเพียงหนึ่งในสามของอลูมิเนียม จึงมีความสามารถในการยึดตัวเองได้น้อยกว่ามาก

ในช่วงทศวรรษ 1970 ผมทำงานร่วมกับแฟรงค์ คามิลเลียรี ช่างทำเฟรมจักรยาน เมื่อผมถามเขาว่าทำไมเราไม่ใช้ท่อเหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าและผนังบางกว่าเพื่อทำเฟรมที่เบาและแข็งแรงกว่า เขาตอบว่า “เมื่อคุณทำอย่างนั้น คุณจะพบว่าคุณต้องเพิ่มวัสดุจำนวนมากในชิ้นส่วนต่างๆ เช่น ตัวยึดเครื่องยนต์ เพื่อป้องกันไม่ให้มันแตก ดังนั้นการประหยัดน้ำหนักจึงหายไป”

คาวาซากิเป็นแบรนด์แรกที่นำสวิงอาร์มอะลูมิเนียมมาใช้กับรถมอเตอร์ไซค์วิบากจากโรงงานในช่วงต้นทศวรรษ 1970 และแบรนด์อื่นๆ ก็ทำตาม ต่อมาในปี 1980 ยามาฮ่าได้ให้เคนนี่ โรเบิร์ตส์ขี่รถมอเตอร์ไซค์ GP สองจังหวะ 500 ซีซี ซึ่งเฟรมทำจากท่ออะลูมิเนียมอัดขึ้นรูปทรงสี่เหลี่ยม การทดลองออกแบบมากมายเป็นสิ่งจำเป็น แต่ในที่สุด ด้วยการใช้แนวคิดของวิศวกรชาวสเปน อันโตนิโอ โคบาส เฟรมรถแข่ง GP ของยามาฮ่าก็พัฒนามาเป็นคานอะลูมิเนียมคู่ขนาดใหญ่ที่เราคุ้นเคยในปัจจุบัน

แน่นอนว่ามีโครงตัวถังประเภทอื่นๆ ที่ประสบความสำเร็จอยู่ เช่น โครงเหล็กท่อ "แบบโครงตาข่าย" ของ Ducati และโครงตัวถังคาร์บอนไฟเบอร์ "แบบหนังและกระดูก" ของ John Britten ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 แต่โครงตัวถังแบบคานคู่ทำจากอลูมิเนียมได้กลายเป็นที่นิยมในปัจจุบัน ผมมั่นใจว่าโครงตัวถังที่ใช้งานได้ดีนั้นสามารถทำจากไม้อัดขึ้นรูปได้ หากมีจุดยึดที่แข็งแรงและรูปทรงเรขาคณิตที่ได้รับการพิสูจน์แล้วตามปกติ

ความแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งระหว่างเหล็กและอลูมิเนียมคือ เหล็กมีสิ่งที่เรียกว่าขีดจำกัดความล้า: ระดับความเค้นใช้งานที่ต่ำกว่านั้น อายุการใช้งานของชิ้นส่วนจะแทบไม่มีที่สิ้นสุด โลหะผสมอลูมิเนียมส่วนใหญ่ไม่มีขีดจำกัดความล้า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโครงสร้างเครื่องบินอลูมิเนียมจึงถูกกำหนดอายุการใช้งานตามจำนวนชั่วโมงที่วางแผนไว้ ต่ำกว่าขีดจำกัดนี้ เหล็กจะทนทานต่อการใช้งานหนักได้ แต่อลูมิเนียมจะจดจำความเสียหายทั้งหมดในรูปแบบของความเสียหายจากความล้าภายในที่มองไม่เห็น

โครงตัวถัง GP ที่สวยงามในยุค 1990 นั้นไม่สามารถนำมาผลิตในปริมาณมากได้ โครงตัวถังเหล่านั้นประกอบด้วยชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกันจากชิ้นส่วนอะลูมิเนียมที่ผ่านการกลึง การอัด และการหล่อ ไม่เพียงแต่จะซับซ้อนเท่านั้น แต่ยังต้องแน่ใจว่าโลหะผสมทั้งสามชนิดสามารถเชื่อมต่อกันได้ การเชื่อมนั้นมีค่าใช้จ่ายและเวลา แม้ว่าจะใช้หุ่นยนต์ในสายการผลิตก็ตาม

เทคโนโลยีที่ทำให้เครื่องยนต์สี่จังหวะน้ำหนักเบาและโครงตัวถังหล่อขึ้นรูปในปัจจุบันเป็นไปได้ คือวิธีการหล่อแบบลดการไหลเวียนของอากาศ ซึ่งไม่ดึงเอาฟิล์มของอะลูมิเนียมออกไซด์ที่ก่อตัวขึ้นทันทีบนอะลูมิเนียมหลอมเหลวเข้ามา ฟิล์มดังกล่าวทำให้เกิดจุดอ่อนในโลหะ ซึ่งในอดีตจำเป็นต้องใช้ชิ้นส่วนหล่อที่หนากว่ามากเพื่อให้ได้ความแข็งแรงที่เพียงพอ ชิ้นส่วนหล่อจากกระบวนการใหม่เหล่านี้อาจมีความซับซ้อนมาก แต่โครงตัวถังอะลูมิเนียมในปัจจุบันสามารถประกอบได้โดยใช้รอยเชื่อมเพียงไม่กี่จุดเท่านั้น มีการประมาณการว่าวิธีการหล่อแบบใหม่นี้ช่วยลดน้ำหนักของรถจักรยานยนต์ที่ผลิตได้ 30 ปอนด์หรือมากกว่านั้น

อลูมิเนียมเป็นวัสดุพื้นฐานที่สำคัญของอารยธรรมมนุษย์ เช่นเดียวกับเหล็กกล้าหลากหลายชนิด แต่สำหรับรถจักรยานยนต์สมัยใหม่แล้ว มันมีความหมายมากกว่านั้น มันคือหัวใจสำคัญของรถจักรยานยนต์ มีอยู่ทั่วไปจนเราแทบไม่เห็นหรือตระหนักถึงคุณค่าของอลูมิเนียมที่ทำให้รถมีประสิทธิภาพมากเพียงใด