La vita segreta del ciclismo materiale più onnipresente
Robert Freiberger tramite Flickr
Da quando la fibra di carbonio ha sostanzialmente conquistato il mondo delle biciclette ad alte prestazioni una decina di anni fa, l’industria delle biciclette ha continuato a produrre design sempre più leggeri, più rigidi e più sorprendenti che erano impossibili da realizzare in metallo. Ma i prodotti in fibra di carbonio possono anche essere oscuri e criptici rispetto alle loro controparti in acciaio. Ecco 10 fatti che potresti non sapere sul materiale.
Non tutti i telai in fibra di carbonio sono creati in Asia…
Sembra solo così. È vero, la maggior parte dei prodotti in fibra di carbonio dell’industria ciclistica arriva a Taiwan e talvolta in Cina. Ma i telai e le parti in fibra di carbonio sono anche fabbricati nelle fabbriche di biciclette statunitensi (Zipp e talvolta Trek, per 2) e in Francia (Time and Appearance).
Nonostante la sua reputazione di materiale aerospaziale, la fibra di carbonio è in realtà facile da lavorare su piccola scala come i tubi in lega. I negozi americani più piccoli e forse anche i singoli costruttori possono utilizzare il carbonio, piuttosto che solo i tubi finiti accessibili da aziende come Dedacciai o Rock West in Utah. Costruttori come Craig Calfee, Nick Crumpton e Matt Appleman, tutti esposti al North American Handmade Bike Show, creano i propri telai da fogli di carbonio sostanzialmente allo stesso modo dei grandi costruttori come Giant.
… Ma carbonio grezzo sarà mostlycome fuori dell’Asia.
La fibra di carbonio è tipicamente costituita da una sostanza chiamata fibra di poliacrilanitrile (PAN). Un precursore meno comune è noto come pece. La fibra PAN viene cotta a temperature estremamente elevate, che bruciano tutto il materiale non carbonioso e lasciano un insieme di fibre molto sottili e lunghe. Maggiore è la lavorazione, maggiore è l’aumento della rigidità.
È un processo industriale sofisticato e solo poche aziende in tutto il mondo hanno la capacità di produrre fibra di carbonio. Secondo un rapporto del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti del 2010, oltre il 90% della fornitura mondiale di fibra di carbonio proviene da sole sei aziende: Toray, Toho Tenax, Mitsubishi Rayon, Zoltek, Hexcel e Cytec. Toray, Toho e Mitsubishi rappresentano quasi i due terzi della produzione internazionale di fibra di carbonio. Zoltek, Hexcel e Cytec hanno sede negli Stati Uniti e producono poco meno di un terzo della fibra di carbonio del mondo.
C’è più di un tipo di fibra di carbonio.
La fibra di carbonio si presenta in varie forme: filo grezzo o fibra in fogli (entrambe fibra continua) e fibra a traino corto che può presentarsi come fogli o ciuffi di fibra tagliata e di lunghezza piuttosto corta. La fibra tagliata viene utilizzata in prodotti come i corpi dei pedali. Lo stile del foglio è più comune nei telai delle biciclette, ed è esattamente quello che sembra: fogli costanti di fibra di carbonio (chiamati strati), che sembrano pezze di stoffa e sono generalmente altrettanto larghi, venendo avvolti su bobine giganti. Il filo grezzo è molto meno comune nell’industria delle biciclette; solo una manciata di produttori di biciclette come Giant e Time hanno la capacità tecnica di lavorare con filo grezzo.
La fibra di carbonio è solo metà della storia.
Diciamo fibra di carbonio, tuttavia, ciò che in realtà intendiamo è composito in fibra di carbonio: non è l’unica sostanza nel telaio. Questo perché le incredibili proprietà di rigidità delle fibre di carbonio arrivano in a
La resina svolge due lavori. In primo luogo, mantiene il carbonio insieme, sia le fibre della persona all’interno di una routine che, una volta indurita, l’orientamento dei 2 strati l’uno rispetto all’altro. In secondo luogo, la resina fornisce tenacità e durata cruciali. È leggermente plastico, si deforma sotto l’impatto per aiutare ad assorbire colpi acuti come un incidente o un colpo di pietra, senza creare una spaccatura vitale tra le fibre.
Le aziende di biciclette non danno il voto.
Ogni azienda di biciclette aggiunge liberamente la sua letteratura sulla progettazione del telaio con parole d’ordine come alto modulo o addirittura ultra alto modulo. Ma questi termini non sono le industrie della bicicletta da buttare in giro. La fibra di carbonio è valutata in base alla sua rigidità, valutata in relazione al modulo elettrico o semplicemente a quanto un materiale si deformerà sotto carico. Per la fibra di carbonio, sia queste valutazioni che la varietà di rigidità di ciascuna copertura sono stabilite dalla Japan Carbon Fiber Manufacturers Association (JCMA).
La maggior parte della fibra di carbonio che si trova nell’industria del ciclismo è modulo standard o modulo intermedio; su frame più costosi, entrano in gioco livelli più alti. Ma questo non sembra molto sexy, quindi spesso c’è un po’ di classificazione sulla curva mentre le aziende fanno scorrere l’high-mod e l’UHM nella propria copia. Alcune aziende si stanno allontanando dal massaggiare del tutto il sistema di classificazione, creando solo il proprio sistema di classificazione del carbonio con condizioni di marketing specifiche dell’azienda come FACT o Advanced Grade.
Il carbonio stesso è una miscela.
Un fantastico telaio in fibra di carbonio ha un mix di fibre di carbonio di diverso tipo, ciascuna utilizzata in varie aree in un quadro per scopi molto specifici. La fibra ad alto modulo è costosa (grazie a tutta questa lavorazione), quindi le aziende di biciclette utilizzano con giudizio quantità relativamente piccole in aree chiave come il tubo obliquo, il supporto inferiore e i foderi posteriori per resistere alle forze di pedalata e rendere la bici più rigida. Tuttavia, sono inseriti nello stampo insieme a fibre a modulo standard e intermedio e ad alta resistenza per creare il tipo di durata, prestazioni e qualità di guida di un fantastico telaio in carbonio.
L’autentica magia e il costo derivano dal layup.
La fibra di carbonio è un ottimo materiale per bici per due motivi. Per cominciare, è più rigido con un peso inferiore rispetto a qualsiasi altro materiale che conosciamo. In secondo luogo, a differenza del metallo, la rigidità delle fibre di carbonio può essere manipolata; le sue proprietà di rigidità si applicano solo unidirezionalmente, o attraverso l’asse lungo delle fibre stesse, quindi la rigidità può essere regolata in base al modo in cui è orientato il composito in fibra di carbonio, o impostato nello stampo. Si chiama anisotropismo. I metalli, al contrario, sono isotropi, mostrando esattamente le stesse proprietà di resistenza e resistenza lungo qualsiasi parte del materiale.
Gli ingegneri utilizzano programmi software sofisticati che considerano il grado di carbonio della resina, la forma, le dimensioni e l’orientamento di questo strato di fibra di carbonio, nonché la sua posizione rispetto allo stampo. Ecco come gli occhiali sono ottimizzati per un’estrema leggerezza o rigidità, o entrambi, ma quei programmi e l’esperienza di laurea per utilizzarli sono costosi. Questo, e il costo totale del carbonio ad alto modulo richiesto per realizzare i progetti più significativamente ottimizzati, è ciò che rende le migliori bici in fibra di carbonio molto più costose delle loro coetanee di fascia media.
Quella trama è principalmente cosmetica.
Quell’aspetto senza tempo, intrecciato, in fibra di carbonio non è in realtà un gran numero di caratteristiche prestazionali. Uno strato intrecciato aggiunge un po’ di rigidità, ma tra le sue funzioni principali c’è quella di aggiungere un foglio alto che va bene per ammaccature, graffi e ammaccature, perché la maggior parte delle proprietà strutturali del telaio o della parte provengono dalla fibra unidirezionale sottostante.
Inoltre, fornisce uno strato decorativo che mette in mostra l’abilità di un costruttore, perché allineare i bordi di un foglio intrecciato dallo stampo per creare una cucitura perfetta richiede una notevole esperienza. lasciando che la fibra unidirezionale funzioni solo come pelle cosmetica.
Tutti i telai in carbonio sono realizzati a mano.
La costruzione di telai su misura è spesso associata all’acciaio e al titanio, ma ogni struttura in carbonio, ruota, manubrio o parte alternativa realizzata con fogli di fibra di carbonio richiede un intenso lavoro manuale, indipendentemente dal fatto che la struttura sia un modello personalizzato di un piccolo costruttore come Crumpton, o anche un modello di produzione di Trek.
I singoli strati di carbonio vengono spesso tagliati da un foglio con un sistema controllato da computer, ma questo è l’unico processo automatizzato durante la produzione: un telaio o una parte in composito di fibra di carbonio deve essere costruito in uno stampo esattamente secondo il programma di layup, un processo non ancora automatizzato. Nelle strutture più piccole, un individuo può posare un intero telaio. In quelli più grandi, i lavoratori creeranno un layup per una parte specifica di una struttura, come una regione del movimento centrale, quindi sposteranno l’area verso altri lavoratori per montare tubi rotondi e posizionarli nello stampo finale per la guarigione.
Anche il processo di post-cura, in cui una cornice viene rotta dallo stampo, ripulita e verniciata, richiede molta attenzione. I lavoratori esperti analizzano il telaio o la parte per problemi come rughe nel carbonio o punti in cui gli strati non si compattano facilmente, che potrebbero causare un collasso.
Sì, la fibra di carbonio può essere riparata.
È un malinteso frequente che una volta che un telaio o una parte in fibra di carbonio è danneggiato, il suo brindisi. Tuttavia, come un telaio in acciaio o ceramica, a volte è possibile riparare un telaio in fibra di carbonio. Il processo non è molto diverso: il segmento rotto viene tagliato e quindi collegato con materiale fresco che viene trattato, levigato e verniciato per abbinarlo. Insieme alle riparazioni del carbonio più specializzate, potresti non essere nemmeno in grado di osservare la parte interessata.
Ma questo è un lavoro per specialisti. Esistono kit di riparazione fai-da-te in fibra di carbonio, ma sono principalmente pensati per prodotti come le pagaie per kayak. I telai delle biciclette sono strutture complesse e portanti che devono sopportare lo sforzo di forze come lo sprint e le curve ad alta velocità. Se la tua struttura in fibra di carbonio è danneggiata, il produttore potrebbe avere una procedura di riparazione interna oppure puoi affidarti a una terza parte rispettabile come Calfee Design. Ma in nessun caso dovresti tentare una correzione da solo. Se sei interessato a conoscere le riparazioni che stai meglio facendo da solo, segui il nostro corso di manutenzione rapida e facile della bici tramite RodaleU.
È facile falsificare l’aspetto.
L’ascesa della fibra di carbonio ha permesso un’esplosione di stili di struttura distintivi. E’ possibile identificare una Pinarello o una Specialized solo dalla silhouette di un telaio. Ma quel design industriale rende anche i telai particolarmente inclini alla copia da parte dei contraffattori.
È relativamente semplice creare uno stampo da una versione reale di una cornice finita (o anche foto dettagliate dell’articolo). Tuttavia, i materiali, il layup e i metodi di costruzione possono differire completamente. Molti contraffattori non hanno la capacità di produzione sofisticata e utilizzeranno sostanze di riempimento economiche per imitare l’aspetto esteriore della cosa reale nelle imitazioni delle biciclette. Poiché il laboratorio di valutazione di Specialized, il direttore Santiago Morales, sostiene di contraffazioni, non è un prodotto ingegnerizzato di sorta; è proprio come una tela dipinta per avere lo stesso aspetto.
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Joe Lindsey è un giornalista freelance di lunga data che scrive di sport e attività all’aria aperta, salute e fitness, scienza e tecnologia, specialmente dove i tre componenti di quel diagramma di Venn puzzano.
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