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 verniciatura.
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.
