Evoluzione dei materiali

La differenziazione dei materiali è cosa piuttosto recente nei telai per bicicletta.

Legno?

Sì, possiamo partire dal legno con cui erano realizzati i primi celeriferi di metà-fine '800, d'altra parte, quei mezzi non sono assimilabili al moderno (dal Novecento in poi) concetto di bicicletta.

Acciaio!

Si può affermare, quindi, che il primo materiale è stato l'acciaio. E lo è stato per tantissimi anni, visto che le scelte differenti appartengono agli ultimi 20-25 anni (all'inizio comunque ci fu una resistenza inerziale notevole alla loro assimilazione nel ciclismo).

Si tratta di una evoluzione anche concettuale per quanto riguarda la realizzazione dei telai. Con l'acciaio si procede per saldobrasatura. I tubi vengono "puntati" in congiunzioni dentro cui poi viene fatto scorrere il materiale di saldatura differente dal materiale che compone tubi e congiunzioni. Questa lavorazione permette un notevole controllo degli angoli poiché nelle congiunzioni rimane un certo gioco prima di bloccare tutto con la saldatura definitiva.

Anni '80, altri materiali

Negli anni '80, però si è cominciato a ricercare materiali diversi e più leggeri dell'acciaio. Lo stesso acciaio ha subito delle evoluzioni (tutt'ora continuano a uscire nuove soluzioni) per ottenere un grano ancora più fine e resistenze superiori anche con spessori da velo di cipolla.

L'industria russa iniziò a produrre tubazioni in titanio fornendo ai corridori telai verniciati per non far notare il nuovo materiale. Al tempo stesso si iniziò a lavorare anche su alluminio e fibra di carbonio.

Il problema delle saldature...

Il limite di questi materiali, però, era nelle tecniche di giunzione dei tubi. Titanio e alluminio non possono essere saldati con il fillet brazing e si ricorse al tig. I primi risultati però furono piuttosto scadenti. La saldatura ad arco elettrico, per via delle temperature elevate che sviluppava, rischiava di compromettere la qualità del materiale da saldare facendogli perdere le caratteristiche meccaniche per cui era stato scelto.

Inoltre se nella saldatura venivano coinvolti altri elementi (ossigeno e impurità varie presenti nell'aria) la tenuta non era affidabile e si rischiavano clamorosi cedimenti.

...e dell'incollaggio del carbonio

Anche con il carbonio le cose non andavano meglio. I primi tubi di fibra venivano uniti con congiunzioni in alluminio, avvitati e incollati al loro interno. Non isolando elettricamente i due materiali, però, si innescavano flussi galvanici che, nel tempo, comportavano la corrosione del collante e il cedimento della struttura.

Verso la fine degli anni '80 arrivarono dall'America i primi telai in alluminio (apparivano buffi con i tubi di sezioni molto più ampie rispetto a quel che si era abituati con l'acciaio) saldati a tig e... affidabili.

Alluminio per tutti

La corsa all'alluminio, una volta affinata la tecnica di saldatura (campane a gas inerte o cannelli che soffiavano via le impurità al momento della saldatura, oltre ai trattamenti termici successivi che ristabilivano le condizioni del materiale) era partita.

Il successo dell'alluminio è stato dovuto anche al basso costo del materiale e alla sua notevole malleabilità che comportava (e comporta) costi di lavorazione più bassi dell'acciaio.

Al tempo stesso si affinarono anche le tecniche di lavorazione dei compositi. I problemi delle giunzioni vennero risolti adottando isolanti specifici nei collanti ma vennero anche realizzati telai in monoscocca, realizzati interamente in carbonio in uno stampo unico tramite lavorazione termica e a pressione in autoclave.

Prende piede la fibra di carbonio

Il carbonio, dalla metà degli anni '90, è stato anche utilizzato in coppia con l'alluminio. I telai in lega erano, sì, rigidi, ma spesso anche troppo "duri" e davano problemi di scomodità per via della vibrazioni ad alta frequenza che trasmettevano direttamente al ciclista (la bici da corsa non è ammortizzata). Il problema, a mio avviso, fu anche di ordine geometrico. Erano anni in cui si prediligevano telai con angoli molto azzardati che risultavano scattanti ma scomodi sulle lunghe distanze.

La scelta di tubi posteriori in carbonio servì, dunque, a mitigare la durezza dell'alluminio. Il carbonio, opportunamente lavorato, è rigido ma ha un modulo elastico che gli permette di assorbire le vibrazioni senza rovinarsi nel tempo e... invecchiare.

Intanto arrivarono anche telai in carbonio con congiunzioni pure in composito. Questo permetteva di realizzare un telaio interamente in fibra e con misure personalizzate, cosa altrimenti impossibile con i telai monoscocca che richiedono uno stampo (molto costoso) per ogni taglia.

E il titanio?

Parallelamente scorreva l'evoluzione del titanio. Le nuove tecnologie hanno permesso (una volta affinata, anche qui, la tecnica di saldatura) di lavorare leghe di titanio sempre più robuste a costi, tutto sommato, accettabili. Il titanio rimane comunque un mondo a sé proprio per i costi mediamente più alti di un buon 30 per cento rispetto ad altri materiali. Il vantaggio però c'è: è praticamente immortale.

Concludendo

Al momento attuale stiamo assitendo ad una diffusione, a tutti i livelli, della fibra di carbonio. L'industrializzazione dei processi ha permesso un abbattimento notevole dei prezzi rispetto a qualche anno fa. Inoltre il carbonio si è differenziato in tante qualità per cui il ciclista che si accontenta può comunque avere un "telaio tutto carbonio" anche se poi meccanicamente non vale più di un acciaio tradizionale.

L'acciaio, come dicevo, non è stato certo dimenticato. I costruttori italiani, forti di questo materiale, stanno avendo un successo notevole in America dove il mercato è alla ricerca di soluzioni raffinate dopo l'indigestione di alluminio. Inoltre la raffinazione di nuovi tipi di acciaio ha portato a competere, in peso, con i migliori telai in alluminio. Ovviamente delle differenze restano.

Toh... il magnesio

Negli ultimi 3-4 anni, infine si è affacciato un nuovo materiale: il magnesio. Sta maturando lentamente, ma i risultati sono interessanti. La rigidità è superiore all'alluminio anche se lavorarlo è difficile. Tende ad incendiarsi facilmente ed è anche molto sensibile alla corrosione. Per questo deve essere trattato dentro e fuori una volta completato l'assemblaggio del telaio. Sulla durata nel tempo di questo materiale è presto per dare giudizi, visto che i primi telai sono ancora piuttosto giovani...