viernes, 19 - Abr - 2019
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MATERIALES DE LOS CUADROS: ALUMINIO Y CARBONO

De ambos están realizadas la práctica totalidad de Mountain Bikes del mercado. Aclaramos sus propiedades y tipos, además de algunos de sus secretos de fabricación.

Por José M. Escotto

ALUMINIO

Sigue siendo el material más utilizado en la actualidad para la fabricación de cuadros. Y no solo de éstos, ya que multitud de componentes también se realizan en este metal. La excelente relación calidad-precio es la causante de su enorme expansión, además de otras propiedades como su resistencia total a la corrosión o su facilidad para moldearlo, debido a su baja dureza.

No se utiliza en su estado puro en prácticamente ninguna aplicación de tipo industrial, ya que tanto su dureza como su resistencia no son ciertamente destacables. Por lo que generalmente lo encontraremos mezclado con otros elementos, como el zinc, magnesio o cobre, por poner algunos ejemplos. De esta manera, lo encontraremos como aleación en las numerosas aplicaciones que tiene en el mundo de la bicicleta. Estas fusiones se catalogan en ocho series, siendo la 6000 y la 7000 las más utilizadas. De manera más específica, la 6061 (magnesio y agua templada) y la 7005 (zinc y aire frío)  son las que copan la práctica totalidad (85% aproximadamente) de los cuadros en venta.

Los tratamientos térmicos ayudan a que el aluminio gane en rigidez.

Por otro lado existen diferentes tratamientos para mejorar algunas propiedades y dar personalidad al cuadro, según las necesidades del fabricante. Los más utilizados son el conificado, que sirve para aligerar los tubos donde no se necesita extraordinaria rigidez, y la técnica del hidroformado, que se utiliza para darle formas muy diversas a los tubos. Actualmente, para ganar en rigidez, minimizando al máximo el peso, los cuadros también son realizados con ambas técnicas, es decir, hidroformando tubos conificados. También son de destacar los tratamientos térmicos para ganar en rigidez sin incrementar el peso.

FIBRA DE CARBONO

En la actualidad, los cuadros más valorados son los realizados en fibra de carbono. Este material ha logrado aunar una gran resistencia con un peso muy bajo, características ideales para el MTB. Posiblemente uno de los grandes inconvenientes con los que ha tenido que lidiar es su alto coste, pero que, como suele ocurrir cuando un producto se populariza, cada vez resulta más asequible.

La fibra de carbono es un material compuesto (no es carbono puro) formado por fibras de entre 10 y 50 micras de diámetro y cuya composición es principalmente átomos de carbono unidos entre sí mediante cristales (contenido mínimo del 92%). Estás fibras están ordenadas por un patrón regular hexagonal y se insertan en una matriz de plástico o polímero (resinas).

Entre sus características generales podemos destacar una resistencia mecánica (capacidad para soportar fuerzas de tensión, compresión, impacto, etc.) y un módulo de elasticidad elevados, a la vez que una densidad baja, especialmente si lo comparamos con otros elementos como el acero.

En partes como la pipa de la dirección se necesitan refuerzos adicionales y fibras más resistentes.

De forma genérica, podemos clasificar a las fibras de carbono en:

  • Alto Módulo (HM) y Ultra Alto Módulo de Elasticidad (UHM)
  • Alta Fuerza (HT) y Super Alta Fuerza de Resistencia (SHT)
  • Módulo Intermedio de Elasticidad (IM)
  • Bajo Módulo de Elasticidad

También podemos encontrar diferentes formas de fibra de carbono, como son la trenzada, la unidireccional o la más moderna TeXtreme (por ahora sólo utilizada por Felt y Berria). Cada fabricante las utiliza en función de lo que considera que mejor conviene para las características que busca en su cuadro. La unidireccional para aligerar peso y la trenzada para reforzar zonas propensas a roturas.

En la búsqueda de resistencia y ligereza se han desarrollando cuadros realizados con capas de fibra de carbono unidireccional, añadiendo capas de fibra trenzada (de 1K, 3K,…) con resinas que incluso utilizan técnicas de nanotecnología.

Torayca

No podemos dejar de hablar del mayor proveedor de fibra de carbono que existe, ya que se encarga de suministrar a multitud de fabricantes de cuadros del mundo. Las fibras Toray se dividen en series en función de su composición y uso. La más utilizada en la industria ciclista es la T (T300, T700, T800…) y se trata de fibras denominadas de alto módulo.

La más común de este fabricante es la T700 y todas están disponibles en varios trenzados (desde 3K hasta 24K). Hay cuadros en los que se están empleando fibras T1000, que según declara Torayca, posee una resistencia a la tracción un 30% mayor que las T700 y un 15% mayor que las T800.

Tipos de construcción

Tradicional (tubo a tubo): unión de los tubos principales con láminas de fibra sobre un molde. Una técnica que añadía mucho material e incrementaba el peso. En desuso.

Monocasco: la técnica más usada en la actualidad y que proporciona los mejores resultados. Sobre una plantilla o ‘esqueleto’ interno de una parte concreta del cuadro (el triángulo principal, el posterior, etc.) se van adhiriendo láminas de carbono, generalmente unidireccionales, en los sentidos necesarios para asegurar la rigidez deseada (se llegan a utilizar hasta 600 capas de carbono en diversas orientaciones). Todo se pone en un molde que será comprimido y horneado, dando como resultado una sola pieza, conformada mediante fibras continuas. Así se logra el equilibrio entre resistencia y bajo peso.

Fusión: utilizada por Giant, los tubos se unen mediante devanado y co-moldeado de los filamentos. Es un proceso complejo. El entrelazado debe hacerse a mano para luego volver a moldear la zona mediante calor y alta presión.

Nano tecnología: se reduce la cantidad de resinas aplicadas a las fibras, incorporando micro partículas o nanotubos de carbono que actuarían como soportes y refuerzo. Se incrementa la resistencia ante impactos que, en algunos casos, llega al 15%.

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