Perché il materiale del telaio di una bici può influenzarne la guidabilità

Il telaio di una bici è ciò che ne definisce prima di ogni altra cosa l'anima. Scegliere il materiale più adatto alle proprie esigenze, quindi, è molto importante. Anche in conisderazione del fatto che le principali di sensazioni di guida dipendono direttamente dalla qualità e dalla geometria del telaio stesso. Un telaio in carbonio di bassa qualità, per esempio, tenderà a flettere molto di più di un telaio in carbonio di alta qualità. Un aspetto, questo, che vi assicuriamo essere riscontrabile nettamente in discesa mentre si affronta un tornante alla massima velocità.

In questo piccolo articolo di natura tecnica, abbiamo voluto analizzare ciò che più di ogni altra cosa caratterizza il telaio: ovvero il materiale. Fibra di carbonio, alluminio, acciaio e titanio (o una combinazione di essi) sono i più comuni. A seconda del materiale utilizzato per costruire il telaio di una bici, esso presenta diverse caratteristiche che possono influenzarne il costo, il comfort, il peso, la rigidità, la resistenza e la durevolezza. Spesso, però, non è solo il materiale ad influenzare questi fattori ma anche come viene impiegato. Ma facciamo un passo, o "una pedalata", alla volta.

Credit: Passoni

La scelta del telaio

Tra i principali fattori da tenere in considerazione nella scelta del telaio di una bici ci sono:

• peso - la bici deve essere abbastanza forte da reggere il peso del ciclista e ogni eventuale peso aggiuntivo che si prevede di aggiungere (borse laterali nel caso delle bici gravel, o attrezzatura varia). Ogni materiale ha le sue caratteristiche, ma bisogna accettare il compromesso che i materiali più resistenti siano anche quelli più pesanti. Un altro aspetto da considerare è, appunto, l'importanza di avere una bicicletta leggera. Se siete alla ricerca della massima performance, dovrete per forza tenerne conto;
  
  
• tipo di utilizzo - se l'obiettivo è quello di gareggiare, una bic leggera ma rigida è la soluzione ideale. Al contrario, se l'intento è quello di viaggiare in bici o fare lunghi giri su strada, allora la robustezza sarà una delle priorità. Le biciclette, infatti, vengono pensate con caratteristiche diverse legate al tipo di utilizzo che se ne vuole fare; e per ottenere certe caratteristiche bisogna utilizzare un determinato materiale;
  
  
• resistenza - tutti i materiali si usurano con il tempo, alcuni più velocemente di altri. L'acciaio, per esempio, se non viene curato arrugginisce più in fretta dell'alluminio. Telai in fibra di carbonio e titanio hanno, invece, una resistenza ottimale nel tempo. Attenzione, però, ai materiali come il carbonio, meno resistenti agli urti di quanto non lo siano acciaio e alluminio;
  
  
• budget a disposizione - sicuramente il fattore più influente nella scelta della bicicletta. Volendo fare una piccola classifica, dal più caro al più conomico troviamo nell'ordine: titanio, carbonio, alluminio e acciaio. Come sempre, però, bisogna tenere conto del famoso "compromesso" tra costo e utilizzo.

Credit: Orbea

Telaio bici in titanio

Il titanio condivide molte delle proprietà dell'acciaio ma è più leggero, più resistente all'ossidazione ed è senza dubbio più durevole nel tempo. Il lato negativo è che è molto più costoso da produrre e richiede molte più ore di lavorazione.

Produrre il telaio di una bici in titanio richiede competenze specifiche. Come accade anche per acciaio e alluminio, il titanio usato nei telai è sotto forma di "lega", composta spesso da una percentuale di alluminio e vanadio. Il titanio non è mai diventato così famoso come i materiali concorrenti, anche se è approdato nelle scene nello stesso periodo dell'alluminio e della fibra di carbonio, entrambi più economici e più facili da lavorare.

Ciò nonostante, il titanio ha un rapporto migliore in termini di rigidità e peso, con una resistenza agli urti simile al carbonio. Inoltre, quasi tutti i produttori di telai di bici in titanio offrono una garanzia a vita su difetti di produzione.

Vantaggi: resistenza, durevolezza, resistenza all’ossidazione, qualità di pedalata, peso.
Svantaggi: costi elevati, difficoltà nella produzione.

Prima Disco Passoni con telaio in titanio dal peso di 1,4 kg | Credit: Passoni

Telaio bici in carbonio

La fibra di carbonio è senza dubbio un materiale eccezionale con cui costruire i telai delle bici. Caratteristiche come rigidità, leggerezza, malleabilità e alta resistenza alle sollecitazioni, sono i punti di forza della cosiddetta "era del carbonio". Perché mentre alcuni materiali sono difficili da lavorare, il carbonio è facilmente plasmabile e si adatta al meglio alle esigenze del progettista. La possibilità di personalizzare le forme e il modo in cui il materiale viene utilizzato, rendono i telai aereodinamici, leggeri, rigidi ma anche confortevoli.

Il carbonio venne introdotto dai costruttori all'inizio degli anni '90 dopo che fu testato sulle bici dei ciclisti professionisti già alla fine degli anni ’80 per via della sua leggerezza rispetto ai telai in acciaio che lo fece diventare la prima scelta. Inizialmente, fattori come il costo elevato, la discreta qualità e i metodi di lavorazione ne hanno impedito la rapida diffusione di massa. Oggi, invece, la fibra di carbonio è presente in quasi tutti i componenti di una bici.

Team Carrera, 1995: Claudio Chiappucci e Marco Pantani | Credit: Cinelli

Inoltre, quando parliamo di biciclette in carbonio è importante capire che il prodotto finale è composto da due elementi:

• fibre di carbonio;
• resina (che funziona come una colla e tiene unite le fibre).

Caratteristiche delle fibre di carbonio

Anche se lo spessore di una singola fibra di carbonio può variare, è sempre molto più sottile di un ciuffo di capelli. Questi filamenti sono uniti in una piccolissima "matassa" che viene intrecciata fino a formare dei fogli simili a un tessuto. La resina è spesso la parte più debole e rigida, quindi, l’obiettivo è far sì che i filamenti siano il più vicini possibili gli uni agli altri. Il carbonio utilizzato nelle biciclette è spesso unidirezionale e quindi l’angolo nel quale è steso è estremamente importante. La stesura ad uno specifico angolo, infatti, crea resistenza e rigidità nella direzione necessaria. Per esempio, se la forza applicata sul telaio è opposta alla direzione della stesura delle fibre, queste sono forti e resistenti; mentre se le fibre sono disposte in un angolo per il quale non possono opporsi alla forza applicata, il telaio si piegherà. Altre parti del telaio o semplicemente telai in carbonio più economici, potrebbero utilizzare fibre in carbonio intrecciate che hanno più o meno le stesse caratteristiche in tutte le direzioni nelle quali vengono stese. Al di là di tutti questi tecnicismi, è importante sapere che il tipo di fibra di carbonio modifica il prodotto finale.

Le fibre possono essere forti, rigide o entrambe le cose. Così, quando gli ingegneri disegnano un telaio devono predisporre fibre più forti nelle aree in cui la bicicletta richiede più forza, come nel tubo sterzo. In quella posizione, infatti, le fibre hanno bisogno di assorbire le forze per evitare la frattura. Altre aree del telaio hanno bisogno di essere più rigide, come la scatola del movimento centrale. In quel punto, per esempio, i telai di alta fascia utilizzeranno sicuramente fibre più rigide rispetto a telai di livello inferiore.

I costruttori dichiarano che i loro telai di alta fascia arrivano ad avere, approssimativamente, anche 400 fogli di carbonio. A modificare la performance della bicicletta interverranno i complessi processi di scelta della giusta fibra di carbonio, rinforzata con la resina migliore, disposta con la migliore tecnica e direzionata nel modo migliore.

Vantaggi: alto rapporto tra rigidità e peso, ottima resistenza alle temperature e alla corrosione, durevolezza.
Svantaggi: prezzo, una volta danneggiato (crepe) molto spesso è irreparabile, produzione più elaborata e complessa.

Sarto Raso TC 2024 in fibra di carbonio | Credit: Sarto Bikes

Telaio bici in alluminio

I telai in alluminio sono forse i più comuni, perché l'alluminio è un materiale largamente utilizzato anche per la componentistica delle bici. Non è molto "denso" e per questo può essere utilizzato per strutture leggere, il che lo rende perfetto per le biciclette. Questi telai sono relativamente economici da produrre, specialmente se messi a confronto con i telai in carbonio, per i quali si impiega un tempo approssimativamente di 14 volte di più per produrli.

Come già detto per la fibra di carbonio, anche l’alluminio è disponibile in molte forme ed è sempre legato con una piccola quantità di altri metalli e minerali aggiunti. A prescindere dalla scelta dei materiali, alcune ultime scoperte nel settore hanno permesso una maggiore personalizzazione del design del telaio, con un effettivo miglioramento della qualità della pedalata. Non solo si possono modificare le forme dei tubi, ma anche lo spessore può essere bilanciato per ottenere strutture in alcune zone più resistenti ed in altre più leggere, a seconda delle esigenze.

Caratteristiche della produzione di telai per bici in alluminio

La produzione di telai per bici in alluminio si basa essenzialmente sull'assottigliare il centro del tubo per ridurne il peso, mentre viene mantenuta più resistenza nei punti vicini alle saldature. I tubi cosiddetti "a spessore costante" non variano (per l'appunto) in spessore e garantiscono una resistenza uniforme a discapito del peso. Mentre i tubi a spessore singolo, doppio o triplo, permettono al telaio di sopportare una maggiore resistenza nei punti dove è più spesso, senza avere troppo peso al centro. Nello specifico:

• lo spessore singolo ha una sola estremità più spessa rispetto al resto del tubo, e viene usato, per esempio, per il collarino reggisella;
  
  
• lo spessore doppio ha entrambe le estremità più spesse rispetto al resto del tubo, e si utilizza per la zona del movimento centrale e per il tubo sterzo;
  
  
• lo spessore triplo, invece, ha due livelli di spessore in entrambe le estremità ma visto il tempo maggiore richiesto per la modulazione, è impiegato solo nella lavorazione di telai più costosi; per quelli economici si utilizza lo "spessore costante".

I tubi di alluminio posso essere modellati anche con un processo chiamato "idroformatura", che permette di plasmare i metalli attraverso l'utilizzo di uno stampo e di un fluido. Il tubo di alluminio è posizionato in uno stampo dalla forma precisa e un getto ad altissima pressione fa si che esso possa assumere la forma desiderata. Questa tecnica è comunemente usata per ottimizzare la forma dei tubi in modo che acquisiscano più rigidità, senza però richiedere ulteriore materiale a rinforzo. Modificare il design di un telaio può aiutare ad ottenere una bici leggera, resistente e confortevole.

Vantaggi: costo contenuto, più facili da produrre, alto rapporto peso-robustezza, resistenza alla corrosione.
Svantaggi: difficili da riparare, minore resistenza al tempo.

Trek Checkpoint ALR 3 2025 con telaio in alluminio

Telaio bici in acciaio

Fino al 1980, i telai per bici sono stati costruiti tutti in acciaio. Successivamente, hanno preso il sopravvento prima l’alluminio e poi il carbonio. Oggi l’acciaio viene usato solamente per la produzione di poche biciclette custom classic dedicate ad una nicchia di appassionati. Ci sono due diversi tipi di acciaio utilizzati nella produzione di telai:

• Hi-Ten - fortemente elastico e con un rapporto molto basso tra resistenza e peso che lo rende la scelta principale per la produzione di bici più economiche;
  
  
• Chromoly (o "CroMo") - impiegato per costruire bici top di gamma per pista, cicloturismo eciclostoriche), questo materiale pregiato è caratterizzato da una lega d’acciaio con una resistenza maggiore rispetto a quella dell'acciaio hi-ten, e che può essere plasmata per avere tubi che si assottigliano o si inspessiscono, proprio come accade con l’alluminio.

L’acciaio è economico, durevole e resistente, facilmente riparabile e plasmabile. A differenza del carbonio e dell’alluminio, i danni su un telaio d’acciaio sono facilmente riparabili e difficilmente mettono a rischio la sicurezza del telaio. Al contrario di quello che ci si aspetterebbe, vista la sua resistenza, l'acciaio permette anche di assecondare gli urti grazie alle sue proprietà elastiche. Il lato negativo è che è incline all’ossidazione (ruggine), e rispetto agli altri materiali è decisamente più pesante ma anche più resistente nel tempo; la soluzione ideale per trasportare, oltre al peso del ciclista, anche il peso di borse, portapacchi e accessori senza compromettere il rendimento della bicicletta.

Vantaggi: costo e facilità di manutenzione, durevolezza, resistenza.
Svantaggi: peso, tendenza all’ossidazione.

Piegare in curva con una Cinelli XCR in acciaio è pura adrenalina | Credit: Cinelli