Fibra de carbono en la fabricación de bicicletas y otros componentes

El uso de la  fibra de carbono en las bicicletas se ha hecho tan popular que en bicicletas de gama media o incluso media/ baja encontramos este material no solo en las tijas, manillares, potencia u otros componentes, por menos de 1000€ se pueden encontrar bicicletas de carretera con cuadros de carbono, que algún profesional de hace 20 años hubiera querido para él. No necesitamos gastarnos un dineral para tener una buena bici con cuadro carbono.

Pero ¿que es realmente la fibra de carbono?

La fibra de carbono es literalmente eso mismo, una fibra hecha de carbono. El contenido de carbono es 90% o más para fibras de carbono con módulo de elasticidad estándar, y virtualmente 100% para fibras de carbono de alto módulo . El nitrógeno es el otro elemento primario distinto del carbono. Después de ser tratado se consiguen hilos de aproximadamente 0,005-0,010 mm de diámetro.

La fibra de carbono se produce al hornear fibra de poliacrilonitrilo (PAN), fibra de brea u otra fibra orgánica en una atmósfera inerte para disociar elementos distintos del carbono. Al menos el 90% de las fibras de carbono disponibles comercialmente son fibras de PAN, con mejores características que el resto en términos de equilibrio de rendimiento, costo, facilidad de uso, etc.

Las dos características principales de la fibra de carbono son su excelente resistencia y su peso ligero.

Los principales fabricantes de fibra de carbono son Toray, Toho-Tenax, Mitsubishi Rayon Co, SGL, Hexcel, Cytec, y Zoltec (filial de Toray)

Clasificaciones de la Fibra de carbono

Según sus propiedades :

  • UHM (Módulo de Ultra alta elasticidad ) – Módulo elasticidad a la tracción: > 600GPa / Resistencia a la tracción : > 2,500 MPa
  • HM – (Módulo de elasticidad Alto ) – Módulo elasticidad a la tracción: 350-600 GPa / Resistencia a la tracción: > 2,500 MPa
  • IM – (Modulo de elasticidad Intermedio) – Módulo elasticidad a la tracción: 280-350 GPa / Resistencia a la tracción. > 3,500 MPa
  • HT – (Modulo de elasticidad Standar) – Módulo elasticidad a la tracción: 200-280 GPa / Resistencia a la tracción. > 2,500 MPa
  • LM – (Modulo de baja elasticidad) – Módulo elasticidad a la tracción: <200 GPa / Resistencia a la tracción. < 3,500 MPa

Según el material precursor:

  • Fibras de carbono basadas en poliacrilonitrilo (PAN)
  • Fibras de carbono a base de brea
  • Fibras de carbono basadas en brea de meso-fase (con una  estructura similar a la del grafito)
  • Fibras de carbono a base de brea isotrópica
  • Fibras de carbono a base de Rayón
  • Fibras de carbono cultivadas – en fase gaseosa

Según la temperatura de tratamiento térmico:

  • Tipo I. Tratamiento de alta temperatura (HTT),  tratamiento térmico final  por encima de 2000 ° C (asociado con el tipo de fibra de alto módulo)
  • Tipo II. Tratamiento de calor intermedio (IHT),  tratamiento térmico final debe estar alrededor o por encima de 1500 º C ( asociado con el tipo de alta resistencia).
  • Tipo III. Tratamiento a baja temperatura, donde las temperaturas finales de tratamiento térmico no son superiores a 1000 ° C. (asociados a los de bajo módulo y materiales de baja resistencia)

.

Según el ancho del tejido:

Cada fibra de carbono está formada por miles de filamentos de carbono. Los valores típicos de numero de filamentos por fibra suelen oscilar entre 1000 y 24000 filamentos, así se ha estandarizado la nomenclatura 1K, 3K, 6K, 12K, 18K y 24K, para definir el número de filamentos por fibra (donde K representa el valor por mil).

Estos números tienen poco que ver con la calidad de la fibra.

Entramado de Fibra de carbono - Foto de bicycling.com

Entramado de Fibra de carbono – Foto de bicycling.com

Fibra de carbono

Un filamento de carbono de 6 μm de diámetro (color negro), comparado con un cabello humano (color claro) – Foto Wikipedia

No todo es la fibra de carbono en la fabricación del material

A las cualidades del tipo de carbono hay que añadirle algo también importante que es el producto que se usa para unir las capas de la fibra. Estas son las resinas usadas (EPOXY) que hace que sea una estructura solida.

Es esa resina y el proceso de unión capa por capa así como su prensado, posterior secado y los procesos intermedios que lleven, la que dará mayor o menor calidad al material finalmente obtenido.

Un cuadro o cualquier otro material que podamos llevar en nuestra bicicleta puede estar hecho de la mejor fibra de Toray T700, T800 o T1000 y ser una castaña si el proceso de unión con las resinas no ha sido acorde frente a una fibra de carbono de mas baja calidad  T300 pero que el proceso de unión con las resinas se ha usado técnica de fabricación y tratamiento final acordes.

Los Cuadros “Open-mold”

Existe una amplia oferta de cuadros de bicicletas de carbono que se pueden comprar directamente a distribuidores y tiendas a través de sitios web como EBAY o  Aliexpress.

El precio de estos cuadros no supera en la mayoría de los casos de los 600€ con características aparentemente similares a cuadros de gama alta de marcas super-reconocidas.

Algunos de estos cuadros chinos son copias de cuadros de dichas marcas  mas prestigiosas (TREK, SPECIALIZED, PINARELLO son varios ejemplos de algunas de las firmas más plagiadas) y es una practica ILEGAL, además de que puede ser muy peligroso, ya que en caso de rotura y accidente no vas a poder reclamar.

Fabricantes como TREK, usan moldes diseñados para fabricar sus cuadros de bicicleta (normalmente en territorio Chino, salvo la gama más alta que se hace en Waterloo (USA)), y esos moldes que usan para fabricar los cuadros son de su uso exclusivo, no los comparte con nadie

Pero existen otros diseños llamados “open-mold” o molde libre y  empresas que invierten dinero para hacer moldes y producir “cuadros de genérico”. Estos cuadros se les vende a terceros (llamemosla submarcas)  para construir sus propias bicis o vender estos cuadros con un LOGO y pintura personalizada.

Por lo tanto, dos empresas diferentes puede utilizar tener bicicletas con cuadros similares  y etiquetarlo como propio. Evidentemente se diferenciara en la pintura respecto al de otro  fabricante, importador o tienda. Son varios los ejemplos que me vienen a la mente como el caso de tiendas bien conocidas ( Ribble , Merlin,  Wiggle con Eastway, Bikediscont con Radon ) o Macario encarga o al menos encargaba a un proveedor llamado AsiaSeiko .

En algún blog leí que el cuadro De Rosa R838 es similar al Ribble Stealth o sea que ambos fueron hechos con el mismo molde. Al final el mismo fabricante de esta prestigiosa marca italiana usa el mismo cuadro que esta tienda inglesa.

Con este post he sacado varias cosas en claro, entre ellas, que ojito al comprar material “delicado” en cualquier lado, que nadie da duros a pesetas, que es mejor comprar una bici Open Mold que ofrecen las tiendas que un cuadro en aliexpress sin conocer la procedencia. También es cierto, que ciertas marcas que tienen una buena reputación en el sector, no necesitan bajar los precios porque siempre va a haber gente que se gaste lo que piden por tener la misma bici que su ídolo.

La garantía de por vida puede ser un argumento a favor de una u otra marca aunque debemos ser consciente que no siempre vamos a poder “colar” todas las averías o roturas. Yo he tenido durante el 2018 una MALA EXPERIENCIA con una bicicleta TREK que me “echaron” para atrás la garantía, por crujidos en el pedalier (ver el post)

Ni que decir tienen que no soy ningún especialista en carbono, muchas de las cosas me sonaban pero sin tener una idea profunda, tan solo he recapitulado algo de información de internet. Si cualquiera de los que se pasa por el blog sabe algo más o cree que me equivoqué en algo, que me lo diga para rectificarlo.


Fuentes visitadas:

Otros

  • http://think-mtb.blogspot.com.es/2016/01/la-fibra-de-carbono-en-los-cuadros-de.html
  • http://www.wipo.int/ipadvantage/es/details.jsp?id=2909
  • http://www.carbonfiber.gr.jp/english/material/type.html
  • http://www.madehow.com/Volume-4/Carbon-Fiber.html
  • http://www.fibradecarbono.es/articulos/tipos-de-fibra-de-carbono/

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