fbpx

PARTNER UFFICIALE DEL CICLISMO DAL 1996

I Materiali: Il Composito

Blog Accademia Nazionale di Mountain Bike

FIBRA DI CARBONIO E RESINE

Il carbonio è un termine improprio che si riferisce al Composito, in quanto il materiale utilizzato per la costruzione di un telaio è più precisamente un composito e, in quanto tale, consta di un’unione di due o più materiali ferma restando l'”indipendenza” molecolare dell’uno dall’altro. Nel nostro caso l’unione è rappresentata dall’annegamento della fibra di carbonio in resine, da cui si ottiene il materiale che, sottoforma di tubazioni o di “pelli” sovrapposte, servirà a “plasmare” il telaio. Fibra di carbonio e resine sono quindi i due materiali utilizzati per la creazione di tubazioni o telai monoscocca. La fibra, che allo stadio grezzo si presenta come un filato rappresenta la parte strutturale destinata a sopportare i carichi mentre la resina funziona da elemento di coesione tra le fibre e di propagazione tra esse dei carichi.

PAN E PITCH

La fibra di carbonio utilizzata nei compositi deriva da composti di origine petrolifera chiamati precursori: la pece (PITCH) e il poliacrilonitrile (PAN). Dai precursori viene estruso un filamento che viene sottoposto a trattamenti termici per esaltarne le proprietà meccaniche e fisiche. Viene poi applicato un “rivestimento” per proteggerle da ossidazione e corrosione. Attraverso queste lavorazioni a cui viene sottoposto il precursore, si ottengono quindi qualità di filamenti di fibra di carbonio con differenze anche notevoli di qualità, caratteristiche e prezzo. Per le esigenze telaistiche vengono utilizzate le fibre derivate dal PAN in quanto offrono migliori garanzie di resistenza rispetto a quelle derivate dal PITCH dal quale invece si ottengono fibre con un ottimo modulo elastico ma poco resistenti. Non tutti i costruttori, a differenza di quanto accade con i metalli, specificano il tipo di fibra di carbonio utilizzata, cosa che invece sarebbe auspicabile conoscere per essere al corrente di che cosa stiamo acquistando.

tessuto 2.jpg

IL MODULO DI ELASTICITA’

In base alla risposta al modulo di elasticità possiamo distinguere le fibre di carbonio in 5 categorie dalla categoria a basso modulo (LW – Low Module), la più elastica e meno adatta alla telaistica per ciclismo, fino alla categoria più rigida ad altissimo modulo elastico (VHM – Very High Module) utilizzata dall’industria aeronautica. Per la costruzione del telaio vengono utilizzate in gran parte fibre del tipo Standard (SM) con percentuali minori di tessuti a modulo Intermedio (IM) e Alto (HM) utilizzati in zone particolarmente sollecitate che richiedono un elevato grado di rigidità (carro posteriore, scatola movimento centrale).

FILAMENTI E FILATI

Il diametro in sezione di un filamento di fibra di carbonio varia normalmente tra i 5 e i 10 micron, inferiore alla sezione di un capello. I singoli filamenti, uniti solitamente in multipli di 1000 formano il “filato” (yarn in inglese) vero e proprio, il prodotto allo stato grezzo reperibile in commercio come filo di fibra di carbonio. Un indicatore qualitativo importante per distinguere le tipologie di filati di fibra di carbonio è dato dal numero di filamenti che compongono una singola fibra. Il numero di filamenti per filato (filaments per yarn in inglese) viene indicato con le sigle 1k, 3k, 6k, 12k … 50k, che significano rispettivamente 1000, 3000, 6000, 12000 … 50000 filamenti per filato. All’indicazione del numero di filamenti che compongono la fibra, di solito si accompagna il peso in grammi di 1000 m di filo (detto titolo del filato, yield in inglese) con valori che variano dai 60/70 g per 1000 m per fibre 1k ai 800/1200 g per 1000 m di un filato 12k. Ad un numero minore di “k” corrisponde una fibra qualitativamente migliore perché permette di creare tessuti di fibra più leggeri e a trama fine, con riflessi anche sul costo del materiale grezzo. Un tessuto 1k può arrivare a costare 3 volte un tessuto 3k. Alcuni costruttori utilizzano tessuti più pregiati come l’1k solo per l’ultimo strato per conferire al telaio un aspetto esteticamente più gradevole e “prezioso”.

tessuto 3.jpg

TESSUTI E PRE-PREG

I filati infatti vengono utilizzati per creare i tessuti di fibra veri e propri, intrecciando i fili con ordito e trama (linee orizzontali e verticali di fibra intrecciate). Tessuti ben visibili nei telai o forcelle non verniciate dalla caratteristica trama nera a quadretti. I tessuti possono essere intrecciati in maniera semplice come tela (un filo di ordito e uno di trama, plain in inglese), oppure con incroci particolare come la batavia 2/2 (twill) o il raso (satin). Un cenno particolare va fatto per i tessuti di fibra unidirezionali (UD). In questo tipo di lavorazione non c’è una vera e propria tessitura incrociata dei filati, ma si ha una disposizione delle fibre tutte nella stessa direzione senza nessun intreccio. L’unidirezionalità ha come fine un aumento della rigidità strutturale, ma come rovescio della medaglia, mancando l’intreccio, una maggiore propensione a rotture e alla propagazione di eventuali crepe nella direzione dei filamenti. La fibra unidirezionale viene utilizzata solitamente nelle zone del telaio o della forcella meno sottoposte a rotture e come ultimo strato, con solo scopo estetico, nelle zone più a rischio. Raramente e solo come copertura su manubri, attacchi manubrio o reggisella. La fibra di carbonio a questo punto è pronta per essere utilizzata; spesso, oltre ai filati e ai tessuti di fibra, si trovano in commercio anche dei semilavorati come ad esempio strati, laminati o fibra preimpregnata. La fibra preimpregnata (prepreg) è invece una varietà di fibra “grezza” tessuta che viene venduta già impregnata della resina per favorire la coesione con le altre resine al momento della lavorazione. Gli strati sono delle “pelli” formate da filamenti di fibra unidirezionali annegati nella resina, mentre i laminati sono il prodotto che si ottiene attraverso la sovrapposizione di più strati orientati sistematicamente. Tutti questi semilavorati facilitano il lavoro dell’utilizzatore finale che li acquisterà già pronti per essere modellati e “stampati”.

METODI DI LAVORAZIONE, TUBAZIONI E MONOSCOCCA

Le resine utilizzate sono “termoindurenti” ovvero del tipo che passano allo stato solido con il calore modificando irreversibilmente il loro stato molecolare; resine poliestere e resine epossidiche sono le più adoperate, quest’ultime grazie alla loro maggiore resistenza sono qualitativamente migliori e garantiscono un ottimo incollaggio delle fibre. Le modalità di “fusione” tra i due ingredienti possono essere molteplici e condizionano fortemente il rendimento fisico e meccanico del composito ottenuto. Per dare forma ad una bici in composito si possono seguire diverse metodologie costruttive: tra le altre il lay up per la costruzione dei monoscocca e l’avvolgimento dei filamenti utilizzato per le tubazioni. Il lay up è una delle tecniche più comuni, consiste nel disporre i filamenti o tessuti di fibra secondo un preciso orientamento su fogli di carta e lasciati annegare nella resina in modo da far cementare i due materiali. Viene poi tagliato nelle dimensioni volute, tolta la carta, inserito in uno stampo e sottoposto ad altissime temperature. I procedimenti per far aderire la fibra alle pareti dello stampo sono diversi, quasi tutti utilizzano l’autoclave per gettare a pressione gas o sostanze all’interno del telaio compattando la resina alla fibra. A questo punto, a “cottura” ultimata, assume lo stato solido ed è pronto per essere sabbiato e rifinito con verniciature o coprenti. Una variante del lay up prevede che la colata di resina venga fatta direttamente nello stampo previa disposizione ragionata delle fibre. L’avvolgimento dei filamenti è invece il sistema utilizzato per la costruzione di tubazioni in carbonio. La fibra viene infatti avvolta attorno ad un cilindro prendendo così la forma della tubazione, quindi viene aggiunta la resina per cementare, infine si fa passare il tutto allo stato solido attraverso un trattamento termico. A questo punto, si tagliano le tubazioni nelle misure richieste e si ottiene il “kit” per procedere alla costruzione del telaio. Una struttura costruita con tubazioni in fibra di carbonio, necessita di congiunzioni tra una tubazione e l’altra. Il costruttore che lavora sui monoscocca, a differenza di colui che utilizza le tubazioni, può intervenire sul materiale in diversi modi: orientando sistematicamente le fibre, distribuendo i filamenti di fibra in strati più o meno spessi oppure scegliendo resine e fibre di qualità più o meno buona; in una struttura in composito monoscocca quindi la resa del materiale è fortemente condizionata dalla lavorazione del costruttore. Il massimo che il mercato può offrire è dato da quei costruttori che hanno progettato telai con una disposizione ragionata della fibra, aggiungendo spessore nelle zone di massima sollecitazione e orientando la fibra in modo da ottenere rigidità orizzontale (prontezza allo scatto e minima dispersione della forza) e elasticità verticale (minima trasmissione delle imperfezioni stradali e delle vibrazioni, ovvero comodità). E’ chiaro come un telaio debba essere rinforzato e irrigidito in zone come il carro posteriore o la scatola del movimento centrale, in modo che la bici non fletta quando il ciclista si alza sui pedali per un scatto e non venga dispersa la forza applicata sui pedali. Allo stesso tempo si dovrà fare in modo che le vibrazioni provenienti dal terreno non arrivino alla sella e al manubrio in modo da consentire al ciclista una marcia confortevole. Da tutto questo è chiaro come l’intervento del costruttore sia fondamentale e come qualunque dato inerente al rendimento meccanico di un composito sia relativo. Possiamo sicuramente affermare che se in un telaio in metallo la bravura di un costruttore incide per non più del 50%, in un telaio in composito croci e delizie sono tutte nelle mani esperte di chi lo progetta e lo crea, in particolar modo se si tratta di un monoscocca.

tessuto 4.jpg

CONCLUSIONI

Con i compositi, a patto di un’ottima progettazione, si ottengono telai rigidi e leggeri come l’alluminio, comodi come l’acciaio e durevoli come il titanio; i monoscocca sono i migliori mentre quelli costruiti con tubazioni sono di qualità inferiore, anche se spesso erroneamente vengono messi sullo stesso piano. Il prezzo da pagare è abbastanza salato anche se per i più economici si mantiene leggermente inferiore a quello di una struttura in titanio; per un monoscocca si parte dai 1500 euro per modelli di bassa gamma fino ai 4/5000 euro per i modelli di punta delle marche più blasonate. L’unico problema a carattere meccanico del carbonio è da imputare all’estrema fragilità in caso di urti; il composito soffre molto gli urti con oggetti esterni e la probabilità di spezzarsi è più alta di un qualunque metallo.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Social Media

Altri articoli

Blog Accademia Nazionale di Mountain Bike

“Cambia” il futuro con FSA K-Force WE

Negli ultimi anni uno dei più frequenti motivi di discussione tra ciclisti, amatori e professionisti compresi, è quasi sicuramente l’utilizzo del cambio elettronico sulla bicicletta

pike cop

Novità 2020: RockShox Pike Ultimate

L’attuale struttura della RockShox Pike è stata presentata nella primavera del 2017 e ha portato un risparmio di peso di 160 grammi. L’anno successivo l’aggiornamento

Gli pneumatici della Mountain Bike

Gli pneumatici (ovvero le coperture) della mountain bike sono un elemento che a volte è sottovalutato rispetto ad altri, più tecnologicamente “attraenti”. Non dobbiamo però dimenticare che dal

Ciclismo. Resistere, resistere, resistere!

La parola resistenza applicata al ciclismo è spesso abusata e fraintesa. Nella realtà esistono diversi tipi di resistenza specifici, mentre quella che viene considerata normalmente

Altri articoli

Calendario degli appuntamenti 2020

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Corso Essenziale in meccanica, tecnica e manutenzione
8 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

Corso Base in meccanica, tecnica e manutenzione
9 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

Corso Avanzato in meccanica, tecnica e manutenzione
10 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

One to One – Corso individuale personalizzato
11 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

One to One – Corso individuale personalizzato
13 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

One to One – Corso individuale personalizzato
15 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

Master Workshop sulla costruzione ruote e scelta accessori
16 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

Master Workshop su forcelle, ammortizzatori e reggisella telescopici
17 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

One to One – Corso individuale personalizzato
18 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

One to One – Corso individuale personalizzato
20 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

Corso Essenziale in meccanica, tecnica e manutenzione
22 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

Corso Base in meccanica, tecnica e manutenzione
23 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

Corso Avanzato in meccanica, tecnica e manutenzione
24 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

One to One – Corso individuale personalizzato
25 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

One to One – Corso individuale personalizzato
27 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

One to One – Corso individuale personalizzato
29 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

Master Workshop sulla costruzione ruote e scelta accessori
30 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

Master Workshop su forcelle, ammortizzatori e reggisella telescopici
31 Gennaio 2021 – Milano (Sede Accademia)

One to One – Corso individuale personalizzato
1 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Corso Essenziale in meccanica, tecnica e manutenzione
3 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
E-Bike: corso di specializzazione sull’utilizzo e la manutenzione
4 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Fondare e gestire una ciclofficina
5 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
One to One – Corso individuale personalizzato
8 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
One to One – Corso individuale personalizzato
10 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Master Workshop sulla costruzione ruote e scelta accessori
11 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Master Workshop su forcelle, ammortizzatori e reggisella telescopici
12 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
One to One – Corso individuale personalizzato
15 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
One to One – Corso individuale personalizzato
17 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Corso Base in meccanica, tecnica e manutenzione
18 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Corso Avanzato in meccanica, tecnica e manutenzione
19 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia) 
 
One to One – Corso individuale personalizzato
22 Febbraio 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Corso Nazionale per Guide di Mountain Bike
25/28 Febbraio 2021 – Finale Ligure (SV)
One to One – Corso individuale personalizzato
2 Marzo 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Master Workshop sulla costruzione ruote e scelta accessori
8 Marzo 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Master Workshop su forcelle, ammortizzatori e reggisella telescopici
9 Marzo 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Corso Nazionale per Guide di Mountain Bike
11/14 Marzo 2021 – Finale Ligure (SV)
 
Workshop avanzato sulla progettazione e costruzione dei telai
17/19 Marzo 2021- Milano (Sede Accademia)
 
Pedalare bene! Bike Fitting Professionale
20 Marzo 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
La nutrizione e l’integrazione nella moderna preparazione sportiva nel ciclismo e nello sport
21 Marzo 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
One to One – Corso individuale personalizzato
22 Marzo 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Corso Nazionale per Guide di Mountain Bike
25/28 Marzo 2021 – Finale Ligure (SV)
 
Corso Base in meccanica, tecnica e manutenzione
30 Marzo 2021 – Milano (Sede Accademia)
 
Corso Avanzato in meccanica, tecnica e manutenzione
31 Marzo 2021 – Milano (Sede Accademia)
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    6 Aprile 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    7 Aprile 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    8 Aprile 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Fondare e gestire una ciclofficina
    10 Apile 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • E-Bike: corso di specializzazione sull’utilizzo e la manutenzione
    11 Aprile 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Workshop avanzato sulla progettazione e costruzione dei telai
    14/16 Aprile 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Gravity Tour Leader
    16/18 Aprile 2021 – Rive Rosse (BI)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    19 Aprile 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    20 Aprile 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Corso Nazionale per Guide di Mountain Bike
    22/25 Aprile 2021 – Rimini (RN)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    29 Aprile 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    30 Aprile 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    3 Maggio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    4 Maggio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Corso Nazionale per Guide di Mountain Bike
    6/9 Maggio 2021 – Finale Ligure (SV)
    Info e iscrizioni
  • E-Bike Tour Leader
    14/16 Maggio 2021 – Biki Park Caldirola (AL)
    Info e iscrizioni
  • Corso Essenziale in meccanica tecnica e manutenzione
    16 Maggio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • L’arte del viaggio: cicloturismo e bikepacking
    17/18 Maggio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • ABCiclando: migliora la tua tecnica di guida!
    22 Maggio 2021 – Manerba del Garda (BS)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    24 Maggio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    25 Maggio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Corso Nazionale per Guide di Mountain Bike
    27/30 Maggio 2021 – Manerba del Garda (BS)
    Info e iscrizioni
  • Corso Base di specializzazione in meccanica, tecnica e manutenzione
    5 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Corso Avanzato di specializzazione in meccanica, tecnica e manutenzione
    6 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    7 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    8 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Corso Nazionale per Guide di Mountain Bike
    10/13 Giugno 2021 – Finale Ligure (SV)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    16 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    17 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Master Workshop su ruote e accessori
    19 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Master Workshop su Forcelle ed Ammortizzatori
    20 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • E-Bike: corso di specializzazione sull’utilizzo e la manutenzione
    21 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Fondare e gestire una ciclofficina
    22 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Corso Nazionale per Guide di Mountain Bike
    24/27 Giugno 2021 – Manerba del Garda (BS)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    28 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    29 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    30 Giugno 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • E-Bike Tour Leader
    2/4 Luglio 2021 – Ayas Champoluc (AO)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    5 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    6 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    7 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Corso Essenziale in meccanica tecnica e manutenzione
    9 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Corso Essenziale in meccanica tecnica e manutenzione
    12 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Corso Nazionale per Guide di Mountain Bike
    15/18 Luglio 2021 – Finale Ligure (SV)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    21 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    22 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • Bicycle Store Management: come avviare, gestire o rilanciare con successo un negozio di biciclette
    24/25 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    28 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    29 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni
  • One to One – Corso individuale personalizzato
    30 Luglio 2021 – Milano (Sede Accademia)
    Info e iscrizioni

In allestimento

 

In allestimento

 

In allestimento

In allestimento

In allestimento