La fibra di carbonio in sostanza ha assorbito il mondo delle prestazioni ciclistiche una decina di anni fa, l’industria di bici ha continuato a sfornare disegni sempre più leggeri, più rigidi, e più impressionanti che erano impossibili da fare in metallo.
Ma i prodotti in fibra di carbonio possono anche essere più oscuri e misteriosi rispetto ai loro omologhi di metallo. Qui ci sono 10 cose che si potrebbe non conoscere di questo materiale.
Non tutti i telai in carbonio vengono prodotti in Asia…
Sembra proprio così. E ‘vero, la maggior parte dei prodotti in fibra di carbonio del settore ciclismo vengono da Taiwan, e qualche volta dalla Cina. Ma telai in fibra di carbonio e le parti sono realizzate anche in fabbriche degli Stati Uniti (Zipp e occasionalmente Trek ) e della Francia. Nonostante la sua reputazione come materiale aerospaziale, la fibra di carbonio è in realtà facile da lavorare su piccola scala come dei tubi metallici. I negozi più piccoli e anche i singoli costruttori possono lavorare con il carbonio, e non solo i tubi finiti disponibili da aziende come Dedacciai in Italia o Rock West in America.
…ma la maggior parte della fibra di carbonio viene prodotta in Asia.
La fibra di carbonio è tipicamente fatta di un materiale chiamata fibra polyacrylanitrile (PAN). La fibra PAN viene cotta a temperature estremamente elevate, che brucia tutto il materiale non-carbonio e lascia una serie di fibre molto sottili e lunghe. Più dura la lavorazione, più la rigidità aumenta. Si tratta di un sofisticato processo industriale, e solo poche aziende in tutto il mondo hanno la capacità di fare una fibra di carbonio grezzo.
Per la US Department of Energy Report 2010, oltre il 90 per cento della fornitura in fibra di carbonio al mondo proviene da appena sei aziende: Toray, Toho Tenax, Mitsubishi Rayon, Zoltek, Hexcel e Cytec. conto Toray, Toho, e Mitsubishi per quasi due terzi della produzione di fibre di carbonio globale. Zoltek, Hexcel e Cytec hanno sede negli Stati Uniti, e fanno un po’ meno di un terzo della fibra di carbonio del mondo.
Esiste più di un tipo di fibra di carbonio
La fibra di carbonio viene fornita in varie forme: filati grezzi o fibra in foglio (entrambi fibre continue), e fibre brevi che può arrivare sia come fogli, o ciuffi di tritato, fibra molto corta di lunghezza. Le fibre tagliate sono utilizzate in prodotti come i corpo pedale. Utilizzare un Foglio di stile è più comune nei telai di bicicletta, ed è suona più o meno come: fogli continui di fibra di carbonio (chiamati strati), che assomigliano a rotoli di tessuto, vengono avvolti su bobine giganti. Il filo grezzo è molto meno comune nel settore bici; solo una manciata di produttori come Giant e Time hanno la capacità tecnica di lavorare con il filo grezzo.
La fibra di carbonio è solo metà della storia
Diciamo “in fibra di carbonio”, ma ciò che realmente dovremmo dire è “in fibra di carbonio composito” – perchè non è l’unico materiale del telaio. Questo perché le incredibili proprietà di rigidezza della fibra di carbonio hanno un prezzo: Di per sé, è abbastanza fragile e incline alla scissione e fessurazioni. Per preservare le sue capacità, è sospesa in un materiale colloso detta resina epossidica prima che venga stampato, formando un materiale composito. La maggior parte dei componenti in fibra di carbonio utilizzati nel settore bici è in questa forma, che si chiama “pre-preg.” La resina compie due compiti. In primo luogo, contiene il carbonio insieme, tenendo tutte le singole fibre all’interno di una tela e, una volta indurite, l’orientamento dei due veli tra loro. In secondo luogo, la resina aggiunge durezza e durevolezza. E’ come una plastica, si deforma in caso di urto per aiutare ad assorbire colpi secchi come un incidente o un colpo di roccia, senza creare una divisione fondamentale tra le fibre.
I produttori di bici non impostano il grado
Ogni azienda di biciclette dosa liberamente le parole sul design del telaio con parole d’ordine come ad alto modulo o anche “ultra alto modulo”. Ma questi termini non sono del settore bici. La fibra di carbonio è classificata dalla sua rigidità, valutata in termini di modulo a trazione, o da quanto un materiale si deforma sotto carico. Per la fibra di carbonio, i rating e la gamma rigidità sono stabiliti dal Giappone dalle Manufacturers Association (JCMA). La maggior parte delle fibre di carbonio utilizzate nel settore del ciclismo sono del modulo standard o modulo intermedio; sui telai più costosi, potrebbero esserci gradi superiori. Alcune aziende si stanno allontanando da appoggiare il sistema di classificazione del tutto, semplicemente creando un proprio sistema di classificazione del carbonio con specifiche dell’azienda in termini di marketing.
Il carbonio è di per sé una miscela
Un buon telaio in fibra di carbonio ha una miscela di fibre di carbonio di tipo diverso, ciascuna utilizzata in parti diverse di un telaio per scopi molto specifici. Le fibre ad alto modulo sono costose (grazie a tutto il trattamento), quindi le aziende ciclistiche giudiziosamente utilizzano quantità relativamente piccole in aree chiave come il tubo obliquo, movimento centrale e foderi per resistere alle forze di pedalata e rendere la bici più rigida. Ma moduli standard e intermedii e fibre ad alta resistenza sono collocati nello stampo insieme per creare la durata, le prestazioni e la qualità di marcia che un buon telaio in carbonio deve avere.
Il costo reale – e la magia – sta nella progettazione
La fibra di carbonio è un ottimo materiale per bicicletta per due ragioni. In primo luogo, è più rigido al peso ridotto di quasi qualsiasi altro materiale che conosciamo. In secondo luogo, a differenza del metallo, la rigidità della fibra di carbonio può essere finemente manipolata; le sue proprietà di rigidezza si applicano solo unidirezionalmente, o lungo l’asse delle fibre stesse, così la rigidità può essere basata su come il composito in fibra di carbonio è orientato, o collocato nello stampo. Questo si chiama anisotropismo. I metalli, al contrario, sono isotropi, esponendo le stesse proprietà di resistenza e rigidità a qualsiasi degli assi del materiale.
Gli ingegneri utilizzano sofisticati programmi software che tengono conto del grado di carbonio, la resina, la forma, la dimensione e l’orientamento della tela di fibra di carbonio, e anche dove è situata nello stampo. Ecco come fotogrammi sono ottimizzati per ottenere estrema leggerezza e rigidità. Ma quei programmi e le competenze di laurea per usarli sono costosi. E non è nient’altro che la differenza che troviamo tra una bicicletta in carbonio di gamma alta rispetto anche ad una coetanea di gamma media.
L’intreccio è per lo più estetica
Quella classica trama a forma di freccia, tipica del look in fibra di carbonio,non è in realtà un sintomo di prestazioni. Uno strato superiore di vernice aggiunge un po’ rigidità, ma uno dei suoi scopi principali è quello di aggiungere uno strato superiore che va bene per graffi e ammaccature, poiché la maggior parte delle proprietà strutturali del telaio o parte di esse provengono dalla fibra unidirezionale sotto.
La trama fornisce una sorta di impronta che mostra l’artigianalità di un costruttore, poiché allineare i bordi di una pezza nello stampo per creare una giunzione perfetta richiede una notevole esperienza. Sempre più spesso, però, i produttori di biciclette e parti stanno evitando di applicare uno strato superiore di vernice, lasciando la fibra unidirezionale a vista.
Tutti i telai in carbonio sono fatti a mano
La realizzazione di telai personalizzati è spesso associata con l’acciaio e titanio, ma ogni telaio in carbonio, ruote, manubrio, o tutto ciò che è in fibra di carbonio richiede intensive ore di lavoro manuale, sia se il telaio è un modello personalizzato da un piccolo costruttore come Crumpton, o un modello di produzione di Giant o di Trek.
I singoli strati di carbonio sono spesso tagliati in foglii da una macchina a controllo numerico, ma questo è l’unico processo automatizzato per tutta la produzione: un telaio composito in fibra di carbonio o in parte devono essere assemblati in uno stampo preciso secondo lo schema, un processo che deve ancora essere automatizzato. In strutture più piccole, una persona può fissare un intero frame. In quelli più grandi, i lavoratori creerànno una stazione per una parte specifica di un telaio, come una zona del movimento centrale, quindi passano il pezzo lungo la catena di montaggio per fissare intorno i tubi, e porlo nello stampo finale per la polimerizzazione.
Anche il processo post-polimerizzazione quando un telaio viene separato dallo stampo, pulito, e dipinto, richiede molta attenzione. Lavoratori esperti esaminano il telaio per problemi come le rughe in carbonio, o punti dove gli strati non sono uniformemente compattati, che potrebbero causare un guasto.
Si, la fibra di carbonio può essere riparata
E’ un errore comune che una volta che un telaio in fibra di carbonio o uncomponente sono danneggiati, pensiamo che sia andato. Ma come una struttura in acciaio o in titanio, un telaio in fibra di carbonio può talvolta essere riparato. Il processo non è molto diverso: la sezione danneggiata è tagliata fuori e poi colmato con materiale nuovo che è sano, levigato e verniciato. Con le riparazioni dei più esperti di carbonio, si può anche non essere in grado di vedere la parte interessata.
Ma questo è un lavoro per gli esperti. I telai di biciclette sono complesse strutture portanti che devono assorbire lo stress di forze come gli sprint e le curve ad alta velocità.
Facile da contraffare
L’aumento dell’utilizzo della fibra di carbonio ha permesso un’esplosione di stili della struttura distintivi. E ‘possibile identificare una Pinarello o una Specialized solo dalla sagoma di un telaio. Ma questo disegno industriale distintivo rende anche telai particolarmente suscettibili alla copia dai contraffattori.
È relativamente semplice creare uno stampo da una versione reale di un telaio finito (o anche da foto dettagliate di un prodotto). Ma i materiali, la progettazione, e metodi di costruzione possono variare completamente. Molti contraffattori non hanno le sofisticate capacità di produzione e utilizzeranno materiali di riempimento a basso costo per imitare l’aspetto esteriore del telaio reale.
