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Il tuo telaio in carbonio

Il tuo telaio in carbonio

Sai com’è fatto il tuo telaio in carbonio? Esistono diverse lavorazioni. Cosa ne pensi?

Davide Petrini

15 Ottobre 2021

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Un tempo usato solo dai professionisti durante le più prestigiose corse, oggi il carbonio è largamente utilizzato anche nel vastissimo mercato dei cicloamatori, portando le migliori case produttrici a sfidarsi a suon di nuovi e ipertecnologici telai. La particolare lavorazione dei telai in carbonio, la perfetta realizzazione degli stampi e l’utilizzo di autoclavi per formare e finire il componente, hanno reso questa tecnologia ostica per molti anni. Con il passare degli anni e grazie al perfezionamento della tecnica costruttiva, tutti i produttori di telai sono in grado di commercializzare ottimi prodotti in materiale composito per ogni tipo di tasca. Nonostante siano largamente diffusi esistono ancora molte dicerie o false informazioni che potrebbero creare molta confusione tra chi si trova ad acquistare una nuova bici con telaio in carbonio.

Prima di approfondire come nasce un telaio full carbon, occorre conoscere la materia prima con cui sono realizzati. La fibra di carbonio nasce come polimero e successivamente è trasformato, attraverso varie fasi di riscaldamento, in lunghi fili di carbonio dal diametro di circa 5-10 micron: ovvero 10-20 volte più piccole dei capelli umani. Questi singoli filamenti vengono raggruppati per formare un nastro sottile, proprio come un insieme di fili vanno a formare una corda. Il numero di fili utilizzati per formare in nastro determina una metrica molto importante per la classificazione del foglio di carbonio ed è generalmente espresso in migliaia di filamenti (ad un foglio di carbonio con 3000 filamenti viene assegnata la designazione di 3K; 6.000 filamenti sono 6K e così via). Tutte le case produttrice tendono generalmente a classificare i loro telai con termine prettamente commerciali come “alto modulo”, “super alto modulo” o “ultra alto modulo” che non indicano la reale natura del carbonio utilizzato.

I fogli in fibra di carbonio sono difficilmente utili da soli, poiché in questa fase sono semplicemente pezzi di materiale flessibile; ecco quindi che un altro materiale arriva in soccorso per conferire al carbonio nuove caratteristiche, ovvero la resina epossidica: tutto il materiale in fibra di carbonio utilizzato nel ciclismo deve essere legato con una resina epossidica. L’aggiunta di resina, alla fibra di carbonio, trasforma il materiale in un composito o, per usare il termine tecnico più specifico, polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP).

I migliori telai in carbonio ad “alto modulo” sono quelli che utilizzano la minor quantità di resina possibile per mantenere in posizione la fibra di carbonio, poiché gli spazi più piccoli tra i filamenti richiedono meno resina per essere riempiti. La maggior parte dei produttori di telai costruisce telai con fogli di fibra di carbonio pre-impregnati di resina, meglio conosciuta come pre-preg. Questo processo aiuta a garantire una copertura uniforme della resina su tutto il telaio, un maggiore controllo finito sul lay-up e tempi di lavoro ridotti.

Nella maggior parte dei casi le fibre sono disposte unidirezionalmente, con tutte le fibre che corrono in una direzione parallela. Questo orientamento fornisce la massima resistenza e rigidità in una direzione a spese di una bassa resistenza e rigidità nella direzione ortogonale. In alternativa, i fili possono essere intrecciati insieme con vari angoli, spesso in uno schema incrociato, in modo che il materiale possa essere ugualmente resistente in più direzioni.

 

 

Telaio Monoscocca?

Un’altra parola molto utilizzata nel mondo del ciclismo, spesso in modo improprio, è il termine “monoscocca”: comunemente usato per descrivere i moderni telai per biciclette in fibra di carbonio, indica un telaio realizzato interamente attraverso un unico stampo. In realtà, i telai per bici da strada monoscocca sono estremamente rari e la maggior dei frame presenta solo un triangolo anteriore monoscocca, con i foderi posteriori del carro prodotti separatamente e successivamente incollati insieme. Questi, una volta costruiti in un telaio completo, sono più correttamente definiti una struttura “semi-monoscocca” o “monoscocca modulare”.

Se fatto bene, un telaio “monoscocca” risulta essere un prodotto incredibilmente resistente e leggero, realizzato con una minima sovrapposizione di materiali. È proprio per questo motivo che la produzione “monoscocca” è la scelta migliore per costruire un telaio con il più alto rapporto rigidità/peso; infatti ,le bici utilizzate nel WorldTour, tranne la Colnago C60 dell’UAE Team Emirates, utilizzano una tecnica di produzione modulare-monoscocca. Fatta questa piccola ma doverosa precisazione, i primi passi per la realizzazione di un telaio in fibra di carbonio prevedono l’utilizzo di grandi fogli di carbonio preimpregnato tagliati in singoli pezzi, ciascuno dei quali viene posizionato con un orientamento specifico all’interno di uno stampo. Realizzati per essere specifici per modello e dimensione, gli stampi determinano le forme “esterne” dei singoli componenti telaio. Questi stampi sono tipicamente lavorati in acciaio o alluminio e costruiti per un uso ripetuto nel tempo. Tuttavia, il carbonio deve essere compresso anche dall’interno per garantire una corretta compattazione senza che si creino vuoti.

La tecnica maggiormente utilizzata è quella di inserire una camera d’aria gonfiabile tra i fogli nello stampo. Successivamente lo stampo viene completamente sigillato con un sacco sottovuoto, prima di passare in autoclave per ottenere l’indurimento del pezzo attraverso un trattamento con vuoto pneumatico e calore. Dopo l’indurimento, il telaio viene estratto dal suo stampo e le camere d’aria interne vengono rimosse: si uniscono al triangolo i forcellini, i foderi posteriori e i foderi orizzontali, attraversi l’applicazione di strisce aggiuntive di fibra di carbonio per fornire sia un supporto strutturale che una miglior finitura superficiale senza evidenti giunture. A questo punto non resta che levigare, verniciare e produrre i fori sul telaio per il passaggio dei cavi, per l’installazione del porta borraccia e del deragliatore.

La produzione monoscocca, tuttavia, non è priva di svantaggi principalmente legati all’accessibilità e ai costi. In primo luogo questo metodo è estremamente laborioso: motivo che ha spinto molti brand a spostare la produzione in Asia dove la manodopera ha un costo inferiore. In secondo luogo è necessario creare stampi specifici per ogni taglia del telaio e questo aspetto può avere un impatto molto importante sul costo iniziale d’investimento, dato che un set completo di stampi, comprensivi di tutte le taglie, può arrivare a costare oltre centocinquantamila euro. Per ovviare a questo, molti produttori programmano un ciclo di vita di due, tre o in alcuni casi cinque anni per un telaio in carbonio, al fine di recuperare i costi.

I produttori artigianali e specializzati in geometrie personalizzate, trovano estremamente difficile produrre design monoscocca a un prezzo di mercato competitivo, quindi spesso si rivolgono a un altro metodo di produzione del telaio chiamato ”tubo a tubo” e concettualmente, non è poi così diverso da come vengono realizzati i telai saldati in acciaio, titanio e alluminio.

Un altro metodo utilizzato per la realizzazione di telai è quello usato da Colnago per la sopracitata C60: ovvero l’unione dei tubi del telaio attraverso delle alette di giunzione, realizzate in lega o  come sulla Colnago C60, in fibra di carbonio. Come il “tubo a tubo”, la costruzione con alette offre una generosa flessibilità in termini di geometria del telaio, un’ottima rigidità  e qualità di guida.


Bici in copertina: Wilier Filante slr