CARBONO OU ALUMÍNIO? Vantagens e Desvantagens

Escolher de que material você deseja que seu quadro seja feito, é uma das principais decisões a serem tomadas ao comprar uma bicicleta.

Os quadros de bicicletas foram feitos de uma variedade de materiais diferentes ao longo dos anos, com o aço originalmente dominando. Agora, a escolha principal é entre alumínio e fibra de carbono, embora o aço e o titânio ainda sejam comuns.

Cada material de quadro tem seus prós e contras, dependendo de suas prioridades como ciclista, incluindo peso, orçamento, longevidade e as características de desempenho que você deseja do quadro e, como resultado, da bicicleta.

Quais são as principais propriedades do alumínio e fibra de carbono a serem consideradas ao comprar uma bicicleta?

Conversamos com Liam Glen, um engenheiro mecânico que atualmente trabalha para a Airbus, além de ser um ex-ciclista profissional.

Quadros de alumínio

O alumínio é o metal ideal para quadros econômicos a intermediários, oferecendo uma combinação de baixo peso, rigidez e acessibilidade difícil de superar.

Como é feito um quadro de bicicleta de alumínio?

“Todos os metais têm proporções resistência-peso bastante semelhantes”, diz Glen. “São fatores como a largura do tubo e a espessura da parede que são mais importantes do que sua resistência.”

É relativamente fácil manipular o tubo de alumínio para dar-lhe propriedades diferentes ao longo do seu comprimento e os tubos de alumínio são geralmente montados, para garantir a rigidez onde é necessário e economizar peso onde não é.

A tubulação da bicicleta, seja lá do que for feita, geralmente tem uma ponta. Isso significa que é mais grosso nas extremidades, onde há mais estresse e você precisa de mais material para as juntas de outros tubos, enquanto é mais fino no meio para economizar peso.

Tubos de bitola reta são consistentes em sua espessura, com propriedades consistentes para combinar. Tubos de ponta simples são mais grossos em uma extremidade (por exemplo, na junção do suporte inferior), tubos de ponta dupla são mais grossos em ambas as extremidades e tubos de ponta tripla reduzem ainda mais a espessura no meio do tubo.

As bicicletas de alumínio de alta qualidade estão mais avançadas do que nunca e esse processo pode ajudar a formar formas complexas para influenciar as características de uma parte específica de um quadro, incluindo peso, resistência e conforto. Muitos dos quadros de alumínio mais recentes também apresentam características de design aerodinâmico.

Quais são as propriedades de um quadro de alumínio?

O alumínio é o material usado para a maioria dos quadros de bicicletas mais baratos, mas ainda é uma escolha popular para alguns quadros mais caros e focados no desempenho, tanto na estrada quanto, em particular, para mountain bikes.

Embora as propriedades exatas de um quadro de liga de alumínio variem de uma bicicleta para outra, normalmente é relativamente leve com um alto nível de rigidez, robusto e cerca de um quinto do preço da fibra de carbono.

Um quadro de liga pode realmente ser mais leve do que um de fibra de carbono a um preço semelhante, embora os quadros de carbono caros sempre sejam ainda mais leves.

No entanto, os quadros de alumínio tendem a ser menos suscetíveis a colisões ou danos acidentais do que os quadros de carbono. Como resultado, o alumínio continua sendo um material de quadro popular em todas as mountain bikes, além de ser uma opção inteligente para ciclistas de estrada com orçamento limitado.

Prós de um quadro de bicicleta de alumínio

Relação rigidez-peso
Acessibilidade
Mais durável que o carbono

Contras de um quadro de bicicleta de alumínio

Rigidez pode resultar em uma qualidade de condução dura
O alumínio fadiga com o tempo
Difícil de reparar

Quadro de Carbono

Desde que Lance Armstrong venceu o Tour de France de 1999 em uma Trek 5500 OCLV, a fibra de carbono tem sido o material ideal para quadros de bicicleta de alto desempenho.

E por um bom motivo. A fibra de carbono é um material maravilhoso altamente adaptável que pode ser moldado e ajustado para requisitos precisos, equilibrando rigidez, conforto e desempenho aerodinâmico.

O carbono tem suas quedas, no entanto. Os quadros de bicicleta de fibra de carbono são caros, estamos falando em algo como cinco dígitos, nas bicicletas topo do mercado, podendo também ser mais suscetíveis a danos causados por colisões do que outros materiais(dependendo do local onde a colisão ocorrer).

Como é feito um quadro de fibra de carbono

Um quadro de bicicleta de carbono é feito de camadas de fibra de carbono (fibras tecidas em folhas) embutidas em uma matriz de resina epóxi. As fibras de carbono lhe dão força, a resina o mantém unido.

“O carbono tem a maior resistência ao peso por camada”, diz Glen. “Mas isso é apenas em uma direção, então é empilhado em vários ângulos em um quadro de bicicleta. Isso significa que sua resistência ao peso diminui um pouco, mas ainda é maior do que outros materiais.”

A maioria das armações é feita com camadas de muitas folhas de material de fibra de carbono/resina, chamadas de “prepreg”, com diferentes graus e orientações usadas em diferentes locais da armação.

“A resina dá ao quadro tolerância ao impacto e resistência à compressão”, diz Glen. “Existem relativamente poucas empresas fazendo prepreg e muitas montagens são feitas por terceiros, então a maioria das montagens serão feitas com as mesmas resinas. É o lay-up em que os fabricantes de bicicletas se especializam e que também confere aos seus quadros diferentes qualidades.”

Depois de montadas as diferentes camadas da estrutura, o que é feito à mão, a estrutura é colocada em um molde de metal pesado e aquecida sob pressão para unir as diferentes camadas.

Em um quadro monocoque, é necessário um molde diferente para cada tamanho de bicicleta, tornando dispendiosa a configuração de um novo design de quadro.

A alternativa, que é usada para alguns quadros personalizados, é a construção tubo a tubo, onde os tubos de fibra de carbono pré-formados são cortados no comprimento e enrolados em fibra de carbono extra nas juntas ou colados em terminais de fibra de carbono.

Um número muito limitado de fabricantes de bicicletas usou máquinas para tecer suas próprias fibras de carbono em tubos. É um processo que tem sido usado para alguns conjuntos de quadros BMC e Time.

Propriedades de um quadro de Fibra de Carbono

Uma diferença fundamental entre a fibra de carbono e todos os metais é que a natureza composta da fibra de carbono a torna anisotrópica, o que significa que suas propriedades físicas são diferentes em diferentes direções.
É o mesmo com a fibra de carbono, o que significa que o layout das diferentes peças é crucial para a forma como o quadro se comporta e sua resistência. É por isso que você encontrará repetidamente referências a “lay-up” em materiais de marketing para bicicletas de carbono.

O outro fator importante é o módulo da fibra de carbono utilizada. Fibras de módulo mais alto (Hi-Mod) serão mais rígidas, mas também são mais quebradiças; portanto, mesmo um quadro comercializado como “alto módulo” será feito de uma mistura de diferentes graus de fibra de carbono. A fibra de carbono de módulo mais alto também é mais cara, mas o resultado final será um quadro mais leve para a mesma resistência.

Pontos a favor de um quadro de bicicleta de fibra de carbono
Excelente relação rigidez-peso
Altamente adaptável
Pode ser moldado em formas de tubos aerodinâmicos
Pontos contra um quadro de bicicleta de fibra de carbono
Caro
Propenso a desgaste e danos causados por colisões

Conclusão

Esses são os dois materiais mais comuns, nas bicicletas de passeio e competição disponíveis no mercado. A opção por um ou outro material, deve ser levado em consideração principalmente o objetivo da escolha(competição, passeios curtos, passeios longos, etc.) bem como, o orçamento disponível. Sempre existirão opções para todos os bolsos. Saudações do Giro do Ciclismo.