I materiali: l'alluminio

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1 Per costruire i telai delle mountain bike vengono diversi materiali, ognuno dei quali presenta proprie particolarità. Proprio per questo forse si può anche azzardare a dire che non esiste in commercio un telaio di un materiale migliore rispetto ad un altro, perché tutto si basa su diversi fattori di utilizzo del telaio e, forse sopratutto,sul prezzo. Il materiale più diffuso è senza dubbio l alluminio, ma ultimamente si sta diffondendo moltissimo il carbonio, che non è più solamente un materiale utilizzato per la costruzione dei telai utilizzati dai top biker. E' possibile affermare che un materiale è migliore rispetto ad un altro, se lo si giudica nell'utilizzo della determinata disciplina nella quale si utilizza la bicicletta: - per le biciclette da cross country, i telai di alta gamma e ormai anche di media, si stanno sempre più indirizzando verso il carbonio: - per le biciclette da freeride e downhill, è ancora l alluminio a dominare la scena, il carbonio sta solamente ora incominciando poco a poco a prendere piede. L alluminio offre leggerezza insieme a resistenza e rigidità. Queste due caratteristiche sono importantissime nelle biciclette da freeride e downhill. ATTENZIONE: è bene fare una precisazione molto importante. Nella mountain bike, diversamente che nelle biciclette da corsa dove l importante è la leggerezza del mezzo, si devono fare i conti con le asperità del terreno. Questo vuol dire che è il telaio che assorbe e trasmette le asperità al biker. Succede che molti biker preferiscono un materiale rispetto ad un altro non dando molta importanza al peso, ma per le diverse senzazioni di guida e le vibrazioni che un telaio costruito con un certo materiale è in grado di fornire rispetto ad un altro materiale. I materiali: l'alluminio Ha una bassa densità (2,7 kg per dm 3 ), 1/3 rispetto a quella dell acciaio. Ha un modulo elastico molto basso: 1/3 di quello dell acciaio. Questo vuol dire che andrebbe utilizzata una quantità di alluminio di 3 unità per avere la stessa resistenza di una unità di acciaio. Questo, ovviamente, determina un problema: il peso aumenta!!! 1 / 6

2 Era necessario trovare una soluzione!!! La soluzione è stata trovata e consite nell adottare delle dimensioni oversize: aumentando il diametro dei tubi se ne aumenta il momento torcente, per recuperare la rigidità mantenendo però basso il peso. - Resistenza: è proporzionale alla terza potenza con l aumento del diametro del tubo. Raddoppiando il diametro, la rigidità aumento di 8 volte (2 3 =8). - Rigidità torsionale: aumento alla quarta potenza. Raddoppiando il diametro, aumenta di 16 volte (2 4 =16). - Rigidità. Attenzione, troppa rigidità può ripercuotersi con un effetto negativo sulla trasmissione delle vibrazioni che possono provocare affaticamento muscolare per il ciclista. Propriamente, il materiale con il quale vengono costruti i telai, non è il semplice alluminio, ma una lega di alluminio. Fare una lega di allumnio significa che l alluminio viene legato ad altri elementi, tanto che le caratteristiche finali del prodotto dipendono dai diversi componenti della lega e dalle diverse percentuali con le quali vengono utilizzate. La classificazione delle leghe di alluminio La classificazione viene fatta a seconda dei componenti della lega con numeri che ne indicano le caratteristiche. Le leghe più diffuse nel ciclismo sono: - Serie (alluminio e magnesio); - Serie (alluminio con silicio e magnesio); - Serie (alluminio e zinco); - Serie (alluminio e rame). Questa lega è sopratutto utilizzata per la produzione di alcuni componenti, e molto raramente per i telai. 2 / 6

3 Per ciascuna classificazione, viene a sua volta fatta una sottoclassificazione, sulla base della percentuale con cui i componenti di lega sono presenti nel materiale finale. L utilizzo di una lega, piuttosto che un altra, dipende dal telaio che si vuole realizzare e dal metodo di lavorazione. Il problema dell alluminio è che mal sopporta la fatica. Con il tempo perde le caratteristiche iniziali, senza comunque arrivare alla rottura. Attenzione quindi a chi è intenzionato ad acquistare un telaio usato, perchè è bene sapere quale utilizzo ne è stato fatto prima. Convenienza della lega di alluminio In primis la lega di alluminio ha offre un vantaggio per chi lo lavora. La buona malleabilità è importante perché permette di utilizzare poca energia, per lavorarlo sono necessarie poche ore di lavoro e, di conseguenza, i costi di produzione sono ridotti. Inoltre i costi possono essere ulteriormente abbattuti grazie alla possibilità di effettuare lavorazioni in serie. Non dimentichiamoci che, a differenza del mondo della bici da corsa, i telai costruiti su misura non sono molto diffusi. Questo permette la possibilità di utilizzare processi di produzione industriale in serie anche per telai di alta gamma. In fin dei conti, quando si sceglie il materiale di costruzione del telaio, è importante scegliere sulla base di ciò che si vuole ottenere, e ricordarsi che con un telaio di alluminio leggerissimo, le caratteristiche meccaniche non dureranno molto tempo. Una particolare attenzione va anche data al peso del ciclista. I materiali: la fibra di carbonio Il composito è l ultimo materiale arrivato sul mercato dei telai. Il composito utilizzato nella costruzione di telai di mountain bike e bici da corsa (ma anche di semplici componenti quali manubri, forcelle, parti del carro posteriore) è la fibra di carbonio, materiale largamente utilizzato nel mondo dello sport, sopratutto negli sport motoristici. L'utilizzo della fibra di carbonio permette di mantenere pesi contenuti e di ottenere delle caratteristiche meccaniche del prodotto, di altissimo livello. 3 / 6

4 Grazie alla possibilità di: - utilizzare varie tipologie di fibre e, - sovrapporre vari strati di materiale (le pelli), si ottengono qualità meccaniche molto diverse per l impiego che si intende effettuare del prodotto finito (biciclette, caschi, terminali si carico motociclette, carenature, ecc.). E importante che la fase di progettazione sia molto accurata e che vengano studiate bene tutte le sollecitazioni alle quali il prodotto finito può andare incontro. Nella mountain bike ad esempio, pltre che alle sollecitazioni classiche dovute alle asperità del terreno, va tenuto conto dei piccoli impatti con i sassi che schizzano sul telaio. Come è fatta la fibra Si parte da un filamento di carbonio che può essere di diverso spessore, ma comunque sottilissimo. Si prepara un intreccio di fili, con il quale di forma un tessuto che, tecnicamente si chiama pelle. Queste pelli hanno proprio la consistenza di un tessuto, sono morbide. E' così vengono posizionate all interno dello stampo e modellate secondo la forma dello stampo per avere la forma definitiva. Che si tratti dell intero telaio oppure di un tubo, il procediamento di costruzione è identico. Attenzione: il posizionamento delle pelli è molto importante, darà le caratteristiche meccaniche della struttura in carbonio che si sta realizzando. Gli strati vengono sovrapposti in modo da posizionare i filamenti lungo le linee di sollecitazione. Nello stampo vengono posizionati: 4 / 6

5 - le pelli; - la resina epossidica, un collante liquido ed appiccicoso che incolla le fibre. Una volta chiuso lo stampo, viene messo nell autoclave per essere indurito. L altra temperatura e la pressione portano alla solidificazione delle fibre spingendo la struttura lungo le pareti dello stampo attraverso un palloncio infilato internamente (chiamati vescica ), che viene gonfiato di gas. La prima fibra di carbonio, fu creata negli Stati Uniti nel All'epoca, il costo stimato per la produzione di una libbra di materiale era intorno ai 10 milioni di dollari. Nonostante l'elevato costo, gli industriali videro nel nuovo materiale nuove possibilità di impiego. Venne quindi finanziata la ricerca per trovare processi produttivi che rendessero la fibra di carbonio molto più economica L'intreccio del carbonio Il tipo di intreccio utilizzato per la costruzione del telaio, viene classificato con la dicitura 3K, 6K, 12K. Più il numero è basso, maggiore è la densità dell intreccio, quindi la robustezza del materiale. Un numero basso, 3K, è utilizzato per indicare telai molto leggeri, con minori stratificazioni di fibra di carbonio rispetto ad un 12K. Telaio monoscocca o full carbon Sono due possibilità di costruzione dei telai in fibra di carbonio. Full carbon: assemblaggio di tubi o parti costruite in precedenza. E il sistemache permette la maggiore libertà per quanto riguarda la possibilità di avere telai costruiti su misura. Monoscocca: per ogni tipo e misura di telaio deve essere costruito uno stampo. Gli stampi hanno costi di produzione molto elevati, quindi ci si limita ad avere misure ben determinate. 5 / 6

6 Per ottenere comunque un telaio full carbon molto simile al monoscocca, si provvede all'assemblaggio dei tubi del telaio attraverso giunzioni in fibra di carbonio. E possibile produrre dei telai full carbon utilizzando la fibra per realizzare le giunzioni tra i tubi. Questa soluzione permette di costruire un telaio meccanicamente molto simile al telaio monoscocca. Telaio monoscocca Si intendono i tre tubi che formano il triangolo principale, perché il carro posteriore viene sempre realizzato a parte e poi inserito nella fase successiva del processo di produzione. Questo perché realizzare un telaio monoscocca che comprende anche il carro posteriore sarebbe molto difficile da togliere dallo stampo rischiando anche di danneggiare lo stampo stesso. VANTAGGI E SVANTAGGI DEL TELAIO MONOSCOCCA Vantaggi: peso; Svantaggi: poche taglie disponibili perchè lo stampo è molto costoso. Quindi la possibilità di avere un telaio su misura utilizzando questa tecnologia sono bassissime. 6 / 6