Bici e materiali alternativi

Il mondo della costruzione di biciclette è un mix di elementi di metallurgia, meccanica, disegno tecnico, tradizione e innovazione. Nel corso degli anni i progettisti e le case ciclistiche hanno sperimentato le più diverse soluzioni per proporre nuovi materiali, che offrissero alternative allo strapotere dell’acciaio prima e del carbonio poi. Alcuni sono andati bene, altri sono sembrati più soluzioni da film di fantascienza che altro. Eccone una carrellata.

Indice
• Bamboo
• Legno
• Magnesio
• Berillio
• Alluminio ceramico
• Materiali termoplastici

Bamboo

Il bamboo, o bambù, è una pianta erbacea diffusa in Indonesia, Filippine e Asia meridionale. Ha eccellenti caratteristiche di resistenza e forza, infatti è molto diffuso nei paesi asiatici per la costruzioni di ponteggi per costruzioni, data la facile reperibilità e la forte resistenza a sollecitazioni di flessione e a carico di punta (la compressione applicata su un elemento verticale). Nel mondo delle biciclette è un elemento nuovo, considerato quasi un’estrosità esotica.

In realtà il bamboo ha pregiate caratteristiche di resistenza meccanica ma ha un basso coefficiente di resistenza alla fatica, che si può migliorare attraverso trattamenti termici, come il riscaldo in forni o l’affumicatura. I telai di questo materiale vengono realizzati con tubi in bamboo preparati e trattati, collegati tra loro con congiunzioni in fibra di carbonio (per poter poi realizzare il montaggio di movimento centrali, serie sterzo, ecc…). Il futuro del bamboo nel mondo delle biciclette è legato anche alla politica, poiché può diventare l’elemento chiave per lo sviluppo delle economie del terzo mondo.

Legno

Il legno non è un elemento alternativo né nuovo, nel mondo delle biciclette. Infatti gli antenati delle biciclette come le conosciamo noi, come la sdraussina o il velocifero, era costruiti interamente in legno. A quell’epoca anche le ruote erano di legno, come quelle dei carri o delle carrozze, per cui il soprannome dato a quei marchingegni era “scuotiossa”.

In realtà il legno oggi è tutt’ora utilizzato nella costruzione di manubri (anche se con una lamina di acciaio all’interno per aumentarne la resistenza a fatica) e di cerchi, dato l’eccellente smorzamento delle vibrazioni di questo materiale. Il legno ha una buona resistenza a trazione, un peso ridotto e, come già detto, un’eccellente assorbimento delle vibrazioni. Il punto debole è il facile invecchiamento e la resistenza a fatica, che possono essere migliorate attraverso trattamenti termici e chimici.

Magnesio

L’elemento metallo del magnesio (simbolo chimico Mg) può essere considerato la nuova frontiera dei materiali per biciclette. Infatti il magnesio presenta caratteristiche tecniche eccezionali, una densità minore dell’alluminio e una resistenza meccanica pari a quella della fibra di carbonio, aggiungendo uno smorzamento delle vibrazioni eccellente. Detta così viene da chiedersi perché tutte le bici non vengano costruite in magnesio, viste le prestazioni impressionati.

Tutto questo deriva dalla difficile lavorabilità del materiale, che ha un bassissimo punto di fusione, per cui quando lo si lavora alle macchine utensili è facile “bruciarlo”. Inoltre non si può laminare a freddo ma solo a caldo e soltanto tramite imbuttimento con altri materiali. Per questo pochissime case ciclistiche possono permettersi d’investire nelle macchine e nelle attrezzature adeguate a questo materiale particolare.

Berillio

Il Berillio, elemento metallico molto duro e leggero, ha una caratteristica quasi unica: il suo costo di produzione è superiore a quello del titanio! Riesce però a essere meno denso dell’alluminio di quasi 1/3, ha un’ottima resistenza alla trazione e un alto modulo di resistenza. Se dividiamo il modulo di resistenza meccanica per la sua densità, otteniamo il valore più alto di tutti i metalli esistenti al mondo.

Purtroppo il Berillio è raro e di difficile produzione e questo ne impedisce puro nell’industria. Nella costruzione di telai di biciclette è stata testata una soluzione, formata da una lega di alluminio e berillio in percentuali differenti, per ottenere un telaio molto resistente e leggerissimo ma dal prezzo improponibile.

Alluminio ceramico

Detto anche Duralcan, è una lega di alluminio combinata con elementi ceramici. Questi ultimi vengono aggiunti alla lega base di Alluminio per migliorare le caratteristiche di resistenza meccanica, di allungamento e la bassa resistenza alla fatica intrinseca dell’alluminio, senza però aggravarne la densità. E’ possibile ottenere un materiale con un modulo di resistenza più alto e quindi ridurre la sezione dei tubi (ricordate, i telai in alluminio adotta tubazioni maggiorate), risparmiando ancora di più sul peso.

Materiali termoplastici

Un materiale termoplastico è un composto di polimeri e resine ottenute tramite trattamenti termici, come fusione, riscaldo, pressofusione. Tra le materie termoplastiche esistenti si può fare una suddivisione in base alle caratteristiche di resistenza, ovvero rigide, flessibili ed elastiche. Combinando insieme le varie caratteristiche, anche se sembra più un processo da alchimista medioevale che da chimico industriale, è possibile arrivare a un materiale dalle caratteristiche eccellenti di rigidezza, elasticità e dal peso ridotto, aggiungendo il fatto che i materiali termoplastici si possono riciclare all’infinito senza che perdano le caratteristiche meccaniche. Ho effettuato una ricerca e ho trovato una sola referenza riguardo a un test dell’aeronautica americana su un telaio in questo materiale ma non v’era traccia del risultato.