La fibra di carbonio
 
 
È il materiale più tecnologico. Un intreccio di fibre immerse in una resina poi fatta solidificare. Meccanicamente può essere insuperabile.

_L'intreccio magico

Siamo nel campo dei materiali compositi. Si tratta di una miscela di materiali di composizione chimica differente che concorrono sinergicamente all'ottenimento di determinate proprietà chimiche, fisiche e meccaniche.
Non esiste un solo tipo di fibra di carbonio, la realizzazione della struttura può variare anche di molto la resa meccanica e se il progetto non è realizzato con i dovuti presupposti tecnici, e qui intendiamo anche la resistenza nel tempo, non c'è garanzia di un risultato valido. La realizzazione di fibre di carbonio di scarsa qualità ha permesso inizialmente ad alcuni produttori di invadere il mercato con telai di basso costo che hanno svalutato la qualità di questo materiale agli occhi del grande pubblico.
Per la realizzazione di una buona struttura in fibra è infatti necessaria un'accurata progettazione della sovrapposizione delle tele (pelli) in fibra di carbonio, in modo da orientare i fili di fibra per resistere adeguatamente a seconda del senso di applicazione della forza. I fabbricanti più scrupolosi arrivano a sovrapporre anche dodici pelli in corrispondenza della scatola del movimento centrale per ottenere il giusto grado di resistenza.
Nella realizzazione di telai in fibra di carbonio ci sono due possibilità.
La prima prevede l'assemblaggio di tubi o parti costruite in precedenza. Sono quelli che vengono definiti telai FULL CARBON. Si tratta del metodo che consente maggiore libertà di movimento in fatto di telai su misura. Con l'altro sistema, la realizzazione di telai in MONOSCOCCA, è necessario costruire uno stampo per ogni misura. Visti i costi molto elevati per ogni stampo è necessario limitarsi a misure ben definite. Una buona soluzione è l'assemblaggio dei tubi tramite congiunzioni in fibra. L'unione tramite resine epossidiche porta alla produzione di una struttura molto simile, dal punto di vista meccanico, ad una in monoscocca. Uno dei problemi maggiori era la compatibilità con parti in diverso materiale per congiunzioni e minuterie da fissare al telaio (ad esempio il sostegno del deragliatore). Il rischio di rotture a causa di differenze di potenziale elettrico, cui abbiamo accennato, è stato risolto brillantemente, anche dalla nostra industria, rivestendo con resine isolanti i componenti da fissare sul telaio.

Produzione della struttura in fibra

La base di partenza è il filamento di carbonio che può essere di vario spessore ma sempre piuttosto sottile. Così semplice come viene prodotto il filo di carbonio è flessibile e morbido come fosse nylon e per ottenere una struttura efficace si deve prima preparare un intreccio di filamenti simile a quello delle sedie impagliate.
Si viene ad avere così quella che in gergo viene definita pelle di carbonio, un tessuto fatto da filamenti intrecciati in maniere differenti ma ancora morbidi come un tessuto.
A questo punto si è pronti per il lavoro finale.
Le pelli di carbonio vengono posizionate nello stampo che darà la forma definitiva. Non importa che sia lo stampo di un tubo o di un telaio intero, il procedimento, di fatto, non cambia. Il posizionamento delle pelli è però molto importante perché darà le caratteristiche meccaniche alla struttura in carbonio che si sta realizzando. Le pelli vengono sovrapposte in modo da orientare più filamenti lungo le linee di sollecitazione.
Nello stampo insieme ai vari strati di fibra viene anche inserita della resina epossidica. Si tratta di un collante liquido e appiccicoso che lega le fibre.
Una volta chiuso lo stampo avviene l'indurimento della resina e delle fibre al suo interno. Per causare questo lo stampo viene immesso in un'autoclave dove alta temperatura e pressione fanno solidificare le fibre spingendo la struttura lungo le pareti dello stampo. Più elevata sarà la pressione interna cui vengono sottoposte la fibra di carbonio e la resina e migliore sarà il risultato finale.
Maggiore è la pressione e minore aria resterà all'interno del composito.
Le lavorazioni migliori sono a sei, sette atmosfere e sono apprezzabili per la struttura pulita, liscia e regolare che evidenziano una volta terminata la lavorazione. A pressioni basse il risultato può essere ugualmente efficace in termini meccanici (dipende sempre dal tipo di fibra e dalle pelli utilizzate) ma spesso si deve ricorrere a stuccature per rendere liscia la superficie che poi deve essere necessairamente sottoposto a vernciatura.

Tipi di intreccio

Recentemente, tra le caratteristiche dei telai in carbonio, si è iniziato a specificare il tipo di intreccio. La dicitura "6K, 12K ecc." si riferisce proprio a questo. Come regola assoluta possiamo dire che più il numero è basso, maggiore sarà la densità dell'intreccio e quindi la robustezza della parte in carbonio. Fogli di fibra 3K permettono di realizzare telai molto leggeri perché richiedono minori stratificazioni di carbonio rispetto, ad esempio, ad un 12K.
Poi bisogna sempre vedere se la fibra pregiata viene utilizzata solo per lo strato esterno oppure se va a comporre anche le parti interne del tubo.

 

Il segreto della fibra di carbonio è la stratificazione delle sue "pelli". Ogni strato può avere caratteristiche diverse e viene posto secondo le linee di sollecitazione che il prodotto finale deve sopportare.

 

_Facciamo il punto
sul composito

Sicuro o non sicuro? La domanda è lecita, ma, va detto, nasce da una pessima presentazione che era stata fatta del composito alla fine degli anni ottanta, quando questo materiale era stato presentato con pomposità al mondo del ciclismo.
Col carbonio si può fare di tutto, è vero. Pensate solo che ci si costruiscono delle ottime canne da pesca e pinne che richiedono flessibilità del materiale. Ma in fibra di carbonio sono pure i braccetti delle sospensioni delle macchine di Formula Uno, e lì non si scherza in quanto a richiesta di solidità.

Tutto dipende da come il carbonio viene lavorato. Il filo di carbonio in sé ha caratteristiche analoghe in tutte le fibre, però viene intrecciato diversamente, utilizzato in pelli di diverse dimensioni, utilizzate con orientamenti differenti e in diverse quantità. Ce n'è abbastanza per costruire di tutto, dal canestro per far giocare i bambini alle parti strutturali di un'astronave.
Il problema è proprio qui. Quando il carbonio è arrivato nella bicicletta la sua onda è stata cavalcata da chi ha voluto farci subito tanti soldi mettendo in giro telai poco collaudati e, alla luce della riuscita che hanno fatto, neppure tanto affidabili.
I primi tubi in carbonio, poi venivano fissati dentro congiunzioni in alluminio e la tecnica di incollaggio era ancora acerba. La differenti caratteristiche di carica elettrica tra carbonio e alluminio mettevano in atto una migrazione di elettroni tra i due materiali (flusso galvanico) che, in tempi relativamente brevi, portava all'inevitabile crisi della giunzione.
Il mercato, come al solito, si è dimostrato un giudice implacabile facendo letteralmente fuori chi lavorava male. Allo stato attuale delle cose i risultati sui prodotti in commercio parlano in deciso favore di chi lavora la fibra di carbonio. Ogni tubo e ogni sezione viene costruita appositamente per la funzione che deve svolgere e i risultati, a quanto è dato a sentire dalle aziende, sono soddisfacenti, con un ritorno per difetti prossimo allo zero. Vero che le aziende difficilmente andranno a raccontare in giro i loro problemi ma l'entusiasmo con cui vengono presentati i nuovi prodotti la dice lunga sulla sicurezza commerciale raggiunta.

I controlli delle ditte

Molti costruttori testano ogni prodotto realizzato passandolo ai raggi X per evidenziare la presenza di imperfezioni non decifrabili a occhio nudo. Una richiesta sui test effettuati e con quale frequenza possono aiutare i più sospettosi. Pretendere una risposta con cortesia è lecito, può bastare a capire con chi si ha a che fare.

I controlli da fare in casa

Poi ci sono i controlli che si possono fare in casa nel normale utilizzo della bicicletta. Anche in questo caso la pulizia accurata e regolare del mezzo aiuterà ad evidenziare eventuali problemi. Non deve preoccupare più di tanto un'eventuale problema allo strato di vernice superiore. Spesso la vernice tende un po' a "vetrificarsi" perdendo elasticità e le vibrazioni del carbonio possono provocare qualche piccola crepa. Bisongna però verificare che le crepe non siano più profonde e interessino anche la fibra.
Il comportamento del telaio in carbonio, poi, è avvertibile anche acusticamente. Rumori sinistri durante la pedalata devono mettere in allarme. In caso di buche possono avvertirsi dei tonfi secchi provenire dal telaio. Non è detto che siano indice di un problema (può essere semplicemente un assestamento della serie sterzo o del movimento centrale) tuttavia un controllo visivo accurato è sempre da raccomandarsi in caso di dubbi.

In caso di incidente

I colpi molto forti possono mettere in crisi una struttura in fibra se non è predisposta a subirli. Una forcella di sicuro non nasce per sopportare lo scontro con una macchina, ma non è detto che il danno sia evidente. L'innesco della rottura può crearsi all'interno della struttura e, senza un controllo accurato del costruttore, non si può essere certi della sicurezza del prodotto. È la stessa regola valida anche per i caschi da moto, ma lì è scontato che in caso di impatto si debba cambiare la protezione pure se apparentemente intatta. Ci siamo capiti.

E se si rompe?

Innanzitutto dipende da cosa si rompe. Un composito può essere sempre riparabile ma non è detto che ne valga la pena, l'applicazione di pelli aggiuntive con l'ausilio di apposite resine può facilmente riportare la struttura alla resistenza ed affidabilità originale, ma occorre sempre rivolgersi ad esperti del settore (non necessariamente al titolare del marchio riportato sulla bici o sull'accessorio in questione.
I telai fasciati o assemblati possono essere riparati semplicemente sostituendo la parte danneggiata. Vegnono utilizzati appositi solventi che sciolgono i collanti e le fasciature e permettono di "ricostruire" il telaio riportandolo alle caratteristiche originali. Ovviamente, anche in questo caso, vanno valutati per bene i costi.

Ci fidiamo?

Ecco dov'è la paura della fibra di carbonio. Le leghe metalliche evidenziano chiaramente il danno subito e, in caso di mancanza di crepe si può stare ragionevolmente tranquilli. Il composito, trattandosi di un materiale tecnologico, va verificato da chi lo conosce bene e, soprattutto, ha gli strumenti necessari per rilevarne eventuali imperfezioni. In condizioni ottimali, così come per le leghe, il carbonio è assolutamente affidabile e, in molti casi, più efficace degli altri materiali.

Un po' di malizia

Non è detto che la fibra migliore sia necessariamente la più bella. Sì, perché quella che noi vediamo esteriormente è solo l'ultima pelle di fibra: quella più esterna. Ovviamente chi fa carbonio cura che questa sia bella a vedersi e di sicuro non può dare informazioni sulle reali disposizioni delle pelli sottostanti. In fondo si tratta di piccoli segreti che ogni costruttore custodisce gelosamente.

 

 
 
 
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