Tecnica
I Materiali del Telaio: i Compositi
di Stefano Orazzini
METODI DI LAVORAZIONE, TUBAZIONI E MONOSCOCCA
Le resine utilizzate sono "termoindurenti" ovvero del tipo che passano allo stato solido con il calore modificando irreversibilmente il loro stato molecolare; resine poliestere e resine epossidiche sono le più adoperate, quest'ultime grazie alla loro maggiore resistenza sono qualitativamente migliori e garantiscono un ottimo incollaggio delle fibre.
Le modalità di "fusione" tra i due ingredienti possono essere molteplici e condizionano fortemente il rendimento fisico e meccanico del composito ottenuto.
Per dare forma ad una bici in composito si possono seguire diverse metodologie costruttive: tra le altre il lay up per la costruzione dei monoscocca e l'avvolgimento dei filamenti utilizzato per le tubazioni.
Il lay up è una delle tecniche più comuni, consiste nel disporre i filamenti o tessuti di fibra secondo un preciso orientamento su fogli di carta e lasciati annegare nella resina in modo da far cementare i due materiali. Viene poi tagliato nelle dimensioni volute, tolta la carta, inserito in uno stampo e sottoposto ad altissime temperature.
I procedimenti per far aderire la fibra alle pareti dello stampo sono diversi, quasi tutti utilizzano l'autoclave per gettare a pressione gas o sostanze all'interno del telaio compattando la resina alla fibra. A questo punto, a "cottura" ultimata, assume lo stato solido ed è pronto per essere sabbiato e rifinito con verniciature o coprenti.
Una variante del lay up prevede che la colata di resina venga fatta direttamente nello stampo previa disposizione ragionata delle fibre. Esistono comunque una miriade di procedure, ogni costruttore ha i suoi segreti, ultimamente i metodi che vanno per la maggiore prevedono l'utilizzo di fibre preimpregnate di resina (tecnologia prepreg) o metodi tipo il Vectran che utilizzano un sistema di lavoro basato sull'utilizzo appunto del Vectran un materiale che migliora la rigidità dei compositi ; entrambi permettono un parziale controllo automatizzato che limita l'intervento umano a vantaggio della standardizzazione delle lavorazioni.
L'avvolgimento dei filamenti (fig. 2) è invece il sistema utilizzato per la costruzione di tubazioni in carbonio. La fibra viene infatti avvolta attorno ad un cilindro prendendo così la forma della tubazione, quindi viene aggiunta la resina per cementare, infine si fa passare il tutto allo stato solido attraverso un trattamento termico. A questo punto, si tagliano le tubazioni nelle misure richieste e si ottiene il "kit" per procedere alla costruzione del telaio.
Una struttura costruita con tubazioni in fibra di carbonio, necessita di congiunzioni tra una tubazione e l'altra. Ovviamente non potendo saldare il composito è necessario procedere alla costruzione del telaio tramite incollaggio. In principio venivano utilizzate congiunzioni in alluminio con non pochi problemi di tenuta tra i due materiali, in seguito si è passati all'utilizzo di congiunzioni anch'esse in fibra di carbonio con notevoli miglioramenti per la solidità della struttura.
L'avvolgimento dei filamenti ha il vantaggio rispetto al lay up e tutte le tecniche di stampaggio di poter essere affidata ad una macchina a controllo numerico, riducendo così gli errori grazie all'automatizzazione del processo.
Il costruttore che lavora sui monoscocca, a differenza di colui che utilizza le tubazioni, può intervenire sul materiale in diversi modi: orientando sistematicamente le fibre, distribuendo i filamenti di fibra in strati più o meno spessi oppure scegliendo resine e fibre di qualità più o meno buona; in una struttura in composito monoscocca quindi la resa del materiale, a differenza delle leghe metalliche finora analizzate, è fortemente condizionata dalla lavorazione del costruttore.
