PROPRIETÀ DEI MATERIALI

 

Cos’è il carbonio?

Quando la gente parla del carbonio, intende normalmente fibra di carbonio in materiale composito. Queste fibre vengono sagomate all’interno di una matrice in materiale plastico. Le fibre di carbonio vengono prodotte industrialmente ricavandole da materia prima contenente carbonio, che grazie a processi termici assume la struttura della grafite. Le fibre di carbonio sono estremamente leggere ed hanno una elevatissima resistenza a trazione. Per un suo utilizzo tecnico, si usano filamenti da 5-8 µm di spessore in tessuto intrecciato o unidirezionale in una matrice di materiale plastico.
I primi componenti per bici in materiale composito rinforzato con fibra di carbonio – in breve CFP – comparirono per la prima volta alla fine degli anni ’80, dove venivano incollati i fogli in fibra di carbonio “asciutto” tramite l’utilizzo di resina epossidica.
Alcuni anni dopo comparirono sul mercato i primi Prepregs (ingl. preimpregned), che sono fibre in carbonio preimpregnate, che poi vengono posate nella matrice umida, per dare una finitura migliore al prodotto oltre ad una migliore distribuzione della resina epossidica. Schmolke Carbon partecipò attivamente dall’inizio, facendo esperienza già con i tessuti in fibra di carbonio “asciutto”. Per esigenze qualitative, ci siamo indirizzati molto presto verso il Prepregs, che a quel tempo, per motivi di costi elevati, veniva usato solo nel settore aeronautico e spaziale. Col passare degli anni è migliorata la qualità delle materie prime, specialmente per quanto riguarda le fibre e quindi anche la qualità dei prodotti Schmolke ne ha tratto vantaggio. Soltanto l’ulteriore sviluppo delle fibre dal 2000, ha consentito il raddoppio della resistenza a rottura dei componenti. Dato che Schmolke utilizza solo i migliori materiali, possiamo costantemente aumentare il nostro vantaggio tecnologico rispetto alla concorrenza.

 

Cosa rende così speciali le fibre di carbonio?

Le fibre di carbonio e quindi anche il carbonio come materiale primario, posseggono eccezionali caratteristiche di resistenza e rigidezza pur essendo allo stesso tempo estremamente leggere. Da sottolineare inoltre le loro particolari caratteristiche di “anisotropia”. Che cosa significa? I metalli resistono alle sollecitazioni esercitate in qualsiasi direzione più o meno uguale. Questa qualità li definisce come “isotropi”. I materiali plastici rinforzati con fibre di carbonio, resistono molto meglio a sollecitazioni esercitate lungo l’asse delle fibre che a carichi perpendicolari allo stesso asse. Questi eccellono quando sollecitati a sforzi di trazione, mentre sono performanti circa la metà sotto sollecitazioni a pressione. Questo comportamento dei materiali viene definito “anisotropia”. La natura dei materiali anisotropici può essere però utilizzata sfruttandone i loro vantaggi. Se si analizzano le forze che si generano durante una determinata sollecitazione ad un componente, sarà sufficiente direzionare le fibre di carbonio nella direzione dello sforzo, per ottenere massima resistenza, risparmiando peso e materiale. Questo richiede però una profonda e meticolosa conoscenza dei carichi e delle forze che si generano su un componente, che dovranno essere tenuti scrupolosamente in considerazione in fase di progettazione. Anni di esperienza nella costruzione e finitura di parti in fibra di carbonio, sono indispensabili se si vuole diventare un punto di riferimento nel proprio settore.

 

A cosa bisogna prestare attenzione nel montaggio di parti in carbonio?

I carichi a tensione sono il punto di forza delle fibre in carbonio; i carichi flettenti includono sempre sollecitazioni a tensione, ragione per cui non rappresentano una vera sfida per le fibre di carbonio. I vantaggi sono meno evidenti nel caso di carichi multiassiali (forze che vengono applicate in più direzioni). E’ il caso questo di sollecitazioni a pressione che si vengono a verificare ad esempio nelle zone di serraggio.
Noi analizziamo le caratteristiche di queste forze e rinforziamo le nostre parti nei luoghi in questione. Dal momento che non vogliamo aggiungere inutilmente peso eccessivo, è essenziale che le forze di serraggio non superino i valori massimi. E’ per questo motivo che invitiamo sempre ad utilizzare le impostazioni raccomandate dal costruttore in merito alla coppia massima di serraggio e a non fissare mai dei componenti fuori dall’area rinforzata, sempre contrassegnata.
Tuttavia, le forze di pressione dovute al bloccaggio, sono il “tallone d’Achille” per le fibre di carbonio!

 

In cosa si differenziano i prodotti Schmolke da quelli più economici della concorrenza?

Come dappertutto la qualità ha un prezzo. Schmolke Carbon ha definito la propria missione volendo costruire leggero e resistente allo stesso tempo. Questo significa che progettiamo i nostri prodotti seguendo le esigenze dell’utente. Il peso del ciclista e il suo stile di guida sono importanti quanto il chilometraggio. I componenti creati su misura, non vengono definiti soltanto in base a dimensione e diametro, bensì è la stratificazione delle loro fibre che li rende veramente unici. Ogni manubrio e reggisella, costruiti interamente a mano, seguono individualmente una fase di progettazione specifica. Questo studio sulle fibre, permette di ridurre sensibilmente i pesi dei componenti, lasciando nel contempo un margine sufficiente di sicurezza anche per situazioni fuori dall’ordinario. Al fine di garantire la massima qualità possibile, sviluppiamo e produciamo tutti i nostri pezzi in Germania. Un altro fattore che ci distingue dai prodotti concorrenti è che noi utilizziamo esclusivamente la miglior qualità delle fibre in carbonio, Toray, leader mondiale del mercato e della tecnologia di prodotti in carbonio con sede in Giappone. Come illustrato dal grafico che segue, la fibra T1000 che utilizziamo nella nostra gamma TLO ha una resistenza alla trazione superiore del 30% rispetto alla fibra T700 più comunemente utilizzata nel settore della produzione biciclette. La fibra T1000 però costa anche il doppio.

 

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Non ultimo contributo alla ormai conosciuta qualità Schmolke, è la nostra attenzione ai dettagli. Utilizziamo infatti numerosi strati sottili dove questo si rende necessario in caso di carichi rilevanti. Come effetto collaterale le costruzioni multistrato migliorano la resistenza alla fatica, allungando la vita del pezzo. In cima a tutto, più strati sottili di fibre che compongono un pezzo, prevengono da improvvisi e inattesi guasti, nel caso il pezzo dovesse rompersi. Contrariamente a costruzioni semplici a pochi spessi strati, le nostre soluzioni sono molto più resistenti, quindi più affidabili e sicure.

 

Il fattore K – cosa significa 1K, 3K e 12K?

Dal 2007, chi opera nel settore dei materiali in carbonio utilizza spesso termini come 1K o 3K. Questo valore specifica il numero di minuscole fibre (filamenti) che compongono un intreccio. 1K sta per 1000 filamenti, 3K per 3000 e così via. Questi fasci di fibre vengono poi intrecciati in un senso biassiale per fare un tessuto di carbonio. I diversi sistemi di intreccio hanno per lo più uno scopo ottico.

 

UD – come è da interpretare il trend della fibra unidirezionale?

UD è l’abbreviazione di unidirezionale. Questo significa che tutte le fibre si dispongono in un’unica direzione, senza incroci oppure intrecci. E’ quindi del tutto irrilevante se vengono utilizzati i termini 1K, 3K o 12K ; decisivo è infatti il numero di fibre utilizzate quindi il peso della superficie che compone i singoli strati. Ma di questo nella pubblicità non ne viene mai fatta menzione. UD è diverso da tessuto a tessuto non soltanto per l’aspetto visivo, ma presenta anche importanti differenze sulle proprietà meccaniche. In un tessuto le fibre sono leggermente piegate a causa della tessitura; questo porta ad una resistenza alla trazione leggermente ridotta. L’ideale sarebbe una struttura rettilinea, come quella unidirezionale, che però in caso di rottura non riesce ad evitare un allargamento della crepa. Il solo utilizzo di fibre UD fa quindi senso su telai, i quali hanno più tubi portanti collegati l’uno con l’altro e in caso di rottura non portano immediatamente ad un cedimento completo. Per i componenti che produciamo noi, siamo abbastanza scettici per quanto riguarda questo trend. Su richiesta dei clienti realizziamo manubri e reggisella con superificie UD, che però hanno comunque una parte interna di fibra di carbonio intrecciata per questioni di sicurezza. Così evitiamo in caso di un cedimento strutturale, che si spezzi di colpo il manubrio o il reggisella.

 

Oversize vs. 26/25,4 mm di diametro

La moda di fare manubri con diametro di 31,8 mm è da vedere sotto più punti di vista. Si può dire che a parità di peso (diminuendo lo spessore) più i tubi hanno un diametro grande, più sono rigidi. Seguendo questa realtà, sarebbe più sensato aumentare i diametri e diminuire gli spessori dei tubi in carbonio. Questo aumento del diametro e la contemporanea riduzione degli spessori ha certi limiti: La riduzione dello spessore significa una resistenza a pressione del tubo inferiore – facendogli fare la fine di una lattina di Coca-Cola incrinata. Siccome il carbonio è molto resistente alla trazione e debole alla pressione, non si riescono ad ottenere tutti vantaggi di un tubo OS in questo materiale. Per evitare che il tubo venga schiacciato nelle zone sotto pressione, queste devono essere sufficientemente rinforzate. Il nostro manubrio OS, il più leggero al mondo, pesa così 5 g in più del nostro manubrio con diametro 26; offrendo però una rigidezza maggiore e una maggiore ergonomia per le mani, poiché mantiene il suo spessore per tutta la parte centrale.

 

Schmolke offre garanzia sui suoi prodotti?

Oltre ai 24 mesi imposti dalla legge, Schmolke Carbon offre su tutti i prodotti Schmolke una garanzia di tre anni.

 

Che cosa significa “SL”?

“SL” sta per super leggero. Per questa serie utilizziamo esclusivamente fibre di qualità T800, invece delle fibre T300 o T700, che usano gli altri concorrenti. Il peso ridotto viene raggiunto grazie alla costruzione a strati variabili, mantenendo ovviamente la sicurezza.

 

Che cosa significa “TLO”?

„TLO” –„ the lightest one”. Qui viene adottata solo la fibra di massima qualità T1000. La sua resistenza a trazione è di un ulteriore 16% superiore rispetto alla fibra T800. La struttura multistrato ci permette di raggiungere pesi record. Più leggero della serie SL, ma per questo non meno resistente e/o rigido.

 

Quanta sicurezza offrono i prodotti Schmolke?

Dall’inizio della nostra attività produttiva testiamo ogni nostro componente secondo le normative DIN EN 14781 e 14766. Oltre a questi test, noi sottoponiamo i nostri prodotti ad altri livelli di prova ancora più restrittivi. Applicando delle forze fino a 150 kg, flettiamo i nostri manubri fino a generare una freccia di 30 mm! Attraverso test durante la produzione miglioriamo i nostri manubri e reggisella costantemente in termini di peso e sicurezza. La resistenza dei nostri prodotti non viene dimostrata solo su banco di prova, ma anche nelle applicazioni quotidiane e dai professionisti delle due squadre MTB che usano i nostri prodotti della serie TLO con successo ed entusiasmo.

 

Perché non è verniciata la superficie dei nostri prodotti?

Rispetto ai prodotti cinesi, le superfici dei prodotti Schmolke sono meno lucide. Il motivo è semplice: rinunciamo al processo di verniciatura dei nostri pezzi. Uno dei motivi è che riusciamo a ridurre ulteriormente il peso e l’altro che la verniciatura perde ben presto la sua lucidità e diventa opaca a seguito di graffiature e agenti chimici. La superficie epossidica dei nostri prodotti si è dimostrata molto più resistente. Ottimizziamo di continuo i nostri processi di produzione, in modo che la superficie sia comunque liscia. Prima di spedirli ai clienti li controlliamo uno ad uno.

 

C’è la possibilità di riparare pezzi in carbonio?

Esattamente come per componenti di alta qualità in alluminio o titanio non vale la pena da un punto economico riparare il carbonio. Le analisi necessarie con raggi X o ultrasuono sono molto costose e non garantiscono un’affidabilità del 100%.

 

Devono essere sostituiti dopo ogni caduta i pezzi in carbonio?

Una caduta rappresenta una sollecitazione fuori dal normale per il manubrio, la quale può compromettere la struttura interna del manubrio. Non è molto diverso da altri materiali leggeri come per esempio le leghe di alluminio. Per la vostra sicurezza vi preghiamo prima di riutilizzare il pezzo, di analizzarlo bene e/o in caso di dubbio di contattare l’assistenza.
Un manubrio è danneggiato se mostra questi segnali:

  • osservandolo da vicino si riconoscono crepe.
  • prova sotto sforzo: con il manubrio fissato nell’attacco manubrio provate a spingere in varie direzioni (tirare, spingere, ruotare). Se una parte del manubrio cede di più dell’altra è danneggiata.
  • prova sotto sforzo: con il manubrio fissato nell’attacco manubrio fa strani rumori.

Un reggisella è danneggiato se mostra questi segnali:

  • osservandolo da vicino si riconoscono crepe.
  • prova sotto sforzo: il reggisella cede in una direzione più che nelle altre.
  • prova sotto sforzo: con il reggisella bloccato nel telaio si sentono strani rumori.

Le istruzioni elencate sopra sono suggerimenti sulla base della nostra lunga esperienza. Non garantiscono però che il prodotto non sia danneggiato comunque. In caso di incertezza consigliamo di sostituire il prodotto per non rischiare inutilmente. La vostra sicurezza e salute hanno la massima priorità.

Fate attenzione con componenti in carbonio che comperate usati o “nuovi” di seconda mano. L’affare potrebbe rivelarsi ben presto come rischio non calcolato per la vostra sicurezza e salute, in quanto non potete sapere cosa ha già subito il pezzo acquistato.

EVERY GRAM COUNTS