Lezione sulla fibra di carbonio

Domenica 03 dicembre si è svolto a Borgotaro il “Meeting Tecnicno Stagione 2007”; I protagonisti della serata sono stati l’azienda produttrice di telai in carbonio Switch, con il signor Biondi (titolare dell’azienda) e il dottor Paolo Adorni per Agisko, integratori alimentari per lo sport. Per la prima volta il Ciclo Club Imbriani si è confrontato con l’organizzazione di un evento forense dedicato alla spiegazione delle particolari tecnologie produttive dei telai in fibra di carbonio e naturalmente alle spiegazioni del ruolo assunto dagli integratori alimentari nella pratica sportiva, fornite da Paolo Adorni.
Con il presente articolo non possiamo divulgare informazioni particolareggiate sui prodotti delle aziende ospitate al meeting e quindi abbiamo deciso di riportare le maggiori curiosità che possono rivelarsi utili a noi appassionati di ciclismo.

Partendo da Switch, innanzi tutto dobbiamo riportare con dovere di cronaca, la positiva impressione che si è registrata nei confronti del titolare dell’azienda di Imola (Bo) che si è rivelato un tecnico preparato che ha saputo spiegare con chiarezza il mondo della fibra di carbonio applicata ai telai per biciclette. Il signor Biondi, titolare dell’azienda Switch, è il responsabile della ricerca e sviluppo e per questo, il suo intervento è risultato prezioso ai rappresentati dei punti di vendita invitati alla manifestazione ma anche per gli appassionati presenti. In fatti, la vera utilità dell’incontro è emersa dalla volontà di Biondi nel fare chiarezza sull’immensa asimmetria informativa che regna nel mondo dei telai in carbonio.

Fin da subito, Biondi ha voluto riportare la realtà che contraddistingue il settore dove opera la sua azienda; spesso e volentieri vengono immesse sul mercato informazioni volte a disorientare il consumatore o meglio, detto in modo corretto, le informazioni vengono gestite dai produttori e dai rivenditori in modo tale da indirizzare il futuro cliente verso marche mirate probabilmente solo per motivi commerciali. Questo produce asimmetria informativa in quanto il consumatore non è più in grado di decidere oggettivamente e quindi opera la propria scelta sulla base dei condizionamenti provenienti dall’ambiente che lo circonda. La lezione sui fondamenti dell’impiego della fibra di carbonio, a cura del signor Biondi, ha fatto emergere alcune informazioni oggettive che possono rivelarsi utili nella scelta del telaio in carbonio, soprattutto in questo periodo di fine stagione dove l’attrezzatura viene messa in discussione.
Qui di seguito, riportiamo alcune informazioni tratte dagli appunti raccolti alla conferenza di Borgotaro e quindi chi scrive questo articolo si assume la responsabilità di eventuali imprecisioni o informazioni non corrette: sono graditi suggerimenti e correzioni!

Il telaio in fibra di carbonio si ottiene dalla associazione delle fibre di carbonio con le resine impregnati. Di conseguenza, esiste una varietà di fibre e di resine che decretato le differenze fra i telai e a volte, le diversità.

Il rapporto fra la resina è la fibra di carbonio sono le condizioni del successo dell’intera struttura.

Le fibre non impregnate assomigliano ad un tessuto composto da centinai di fili intrecciati fra di loro.
Ogni filamento può essere prodotto con carichi di rottura diversi. In fatti, durante la dimostrazione Biondi ha dimostrato che tirando per le estremità un filamento, è impossibile romperlo; se si fa un nodo e si tirano le estremità, allora si spezza facilmente.

Per questo, la bravura del costruttore sta nella capacità di far si che le fibre rimangano il più possibile distese e quindi in trazione. Le fibre rimangono in trazione solo se impregnate dalla resina che le solidifica in una struttura solida.

I tessuti.
La cosa più importante che abbiamo imparato è la diversità in termini di qualità fra i tessuti di fibra di carbonio che possono essere impiegati.

Il VETRO: i tessuti di questo materiale contrariamente a quanto si può pensare non sono i più fragili fra tutti i tessuti esistenti. Generalmente hanno una resistenza agli urti superiore al carbonio alto modulo. Le qualità dinamiche (rigidità, assorbimento vibrazioni, …) di questo tessuto sono decisamente inferiori agli altri. Di fatti, ha un livello di deformazione superiore.Per essere più chiari, la fibra di carbonio ad alto modulo (quella più rigida) ha un valore di deformazione tre volte inferiore. Quindi, la fibra di vetro risulta più economica da impiegare nella costruzione dei telai.
In fatti, alcuni telai di carattere economico sono costruiti con la fibra di vetro negli strati più interni e ricoperti di fibra di carbonio in quelli esterni (visibili). In genere, la fibra di vetro ha un colore chiaro ma in alcuni casi viene prodotta anche con la colorazione scura.

Il CARBONIO. Può essere anche ad alto modulo. Il carbonio ad alto modulo ha il minor livello di deformazione possibile e quindi è impiegato quando si cerca la massima rigidità possibile. Ha una resistenza agli urti decisamente più bassa rispetto alle altre fibre.

Fibre ARAMIDICHE (Kevlar®). È conosciuta con Kevlar® ma in realtà il nome scientifico è fibra aramidica. Kevlar® è il nome assegnata alla fibra dall’azienda inventrice, la Dupont. Solitamente, la fibra aramidica presenta la massima resistenza agli urti ma un livello di deformazione simile a quello della fibra di vetro.

Una curiosità che è emersa: se si inseriscono alcune fibre aramidiche, in caso di rottura, queste segnalano in anticipo il problema con evidenti nervature a vista d’occhio. L’impiego di sole fibre di carbonio, in alcuni casi la rottura avviene in modo traumatico, imprevisto senza avvisaglie. A differenza dell’alluminio o dell’acciaio, in caso di rottura, questa avviene in modo circoscritto e non estesa a tutta la struttura.

Uno devi veri vantaggi dell’impiego delle fibre è la possibilità di progettare una struttura con precise caratteristiche diverse fra loro in altrettante diverse zone del telaio.

Per esempio, Switch ha in catalogo un mountain bike in fibra di carbonio completamente rigida. Il produttore di Imola crede molto in questa soluzione e ha spiegato che il telaio è stato costruito sulla forcella e non viceversa! Ciò significa che si è potuto ottenere un telaio più basso, quindi più scattante e rigido ma allo stesso tempo morbido! Questo significa che quando il ciclista si alza sui pedali, il telaio non torce e quindi non disperde energia. Nella fase di discesa, le sollecitazioni verticali provocate dalle asperità del terreno, vengono assorbite sempre in maniera verticale.

Esistono tessuti molto fini con una trama molto fitta e regolare che permetta elevata solidità e quindi rigidità.

Altre, hanno una trama meno fitta con una intersezione fra i filamenti più ampia (per esempio, un filamento può saltare due o più trame in modo da ottenere una maglia meno dura). Questo si traduce nella possibilità di impiegare un tessuto più flessibile, adatto ad assorbire le forze.

In fine, le fibre, possono essere organizzate in modo unidirezionale, multiassiale e sottoforma di calza.

La calza di fibra di carbonio,
assume una forma cilindrica e quindi non ha congiunzioni! Questo particolare tessuto è utilizzato nei prodotti Switch. Il vantaggio evidente risiede nella massima continuità delle fibre lungo tutta la tubazione e quindi non vi è assolutamente dispendio di energia in quando le fibre sono ininterrotte e quindi la forza si distribuisce in modo diretto! Inoltre, cosa molto importante, garantisce uno spessore costante. Potete pensare ad un cavo elettrico che trasmette elettricità da un polo all’altro; se lo tagliassimo e facessimo un rattoppo, l’elettricità passerebbe comunque ma una parte si perderebbe nella zona della giunzione.

La fibra più utilizzata è la k12. Le fibre k3 e k1 sono molto difficili da reperire in quanto le produzioni sono assorbite quasi per la totalità dai settori aerospaziali e alcuni altri. Di conseguenza, risultata difficile il loro approvvigionamento.
Le differenze risiedono nel loro peso. Per esempio, la fibre k1 è cinque volte più leggera di quella k12. La fibra k3 è due volte e mezzo più leggera della k12.



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