Carbon sneller?

Ofwel, van welk materiaal kan de snelste racefiets gebouwd worden? Die vraag kan eigenlijk alleen maar beantwoord worden als je kijkt naar het doel. Gaat het om de snelste tijdritfiets, de snelste klimfiets, of de snelste criteriumfiets?

Kijk naar de top van het wielrennen, wat gebeurt er in de grote Rondes? Alle ploegen beschikken over precies voor het doel gebouwde fietsen. Zelfs de totaal niet geïnteresseerde leek zal het opvallen dat de fietsen voor de (ploegen)tijdritten er heel anders uitzien dan de fietsen voor het gewone werk. Bij tijdritfietsen telt een lage luchtweerstand, die fietsen moeten door de lucht snijden. Wielen moeten schijven zijn (dat wisten ze al in 1894) en buizen en sturen moeten vleugelvormig zijn, en dat weten we door de ontwikkelingen in de triatlon en de Gitane tijdritfietsen van Bernard Hinault en zijn ploeg. Minder, bijna niet, opvallend is dat de toppers in de bergen op extra lichte (= dure!) fietsen rijden. Bergop is gewicht nog belangrijker dan aërodynamica op het vlakke. Wat voorbeelden. Rekenen we eens mee met een renner, Armstrong bijvoorbeeld, die in 40 minuten de Alpe d’Huez bestormt op een fiets van 8 kg. Doet hij hetzelfde op een fiets van 7 kg, dan is hij 26 seconden eerder boven! Op vijf aankomsten bergop scheelt ‘m dat dus ruim 2 minuten.

Nu zijn tijdritfiets. Die is een stuk sneller (door bouw en houding) maar zwaarder, laten we 10 kg schatten. Bij dezelfde inspanning als op Alpe d’Huez (400 watt) zal Armstrong bijvoorbeeld gemiddeld 51 km/u rijden. Voor 65 km heeft hij dan 1 uur, 16 minuten en 28 seconden nodig. Als we alles gelijk houden, vorm van de fiets, houding, inspanning, maar we geven hem een fiets die niet 10 maar 9 kg weegt, dan is hij over 65 km …. 2 (TWEE) seconden sneller! Dat schiet niet op.

Conclusie: op het vlakke maakt gewicht vrijwel niks uit, bergop is gewicht alles bepalend. De lichtste fiets bouw je van de lichtste materialen. Om met licht materiaal voldoende stijfheid te halen moeten de buizen (of profielen) van het frame een grote diameter hebben en een kleine wanddikte. Dikke diameter buizen zijn veel en veel stijver dan dunne. Bij hetzelfde materiaal en dezelfde wanddikte is de stijfheid van een twee keer zo dikke buis maar liefst acht keer zo hoog! Die dikke buizen zorgen ook voor relatief lage torsie/belastingen bij trapas en balhoofd. Dus een uiterlijk heel massief frame van een betrekkelijk zwak materiaal (aluminium, magnesium) kan heel licht zijn, sterk en stijf. (denk eens aan het colablikje) Lichter en stijver dan met staal mogelijk is. Hoogwaardige staalsoorten zijn ruwweg drie maal zo stijf (bij dezelfde vorm) en driemaal zo sterk als hoogwaardig aluminium. (De stijfheid is overigens bij alle kwaliteiten gelijk). Maar het soortelijk gewicht van staal is ook driemaal zo zwaar. Dit nadeel kan grotendeels geneutraliseerd worden door de buisvorm te veranderen. De winst zit ‘m in die vergroting van de diameter van de buizen en dat kan anno 2003 ook zeer efficiënt met hoogwaardige staalsoorten. Inmiddels is een hoogwaardig stalen frame met oversized buizen in een ge-tiglaste afwerking niet veel zwaarder dan een hoogwaardig aluminium frame.

Met carbon is het mogelijk een nog betere verhouding tussen sterkte, stijfheid en gewicht te bereiken. Maar carbon is in feite een draad waarvan eerst een mat of een kous gevlochten wordt (of gebreid!). Met kunsthars (epoxy) wordt vervolgens de vorm in of rond een mal vastgelegd. Gewicht, sterkte en stijfheid zijn sterk afhankelijk van de vorm van de constructie, en de hoeveelheid epoxy (zo min mogelijk, maar niet te weinig). De allerbeste, maar ook de allerduurste, frames kunnen van carbon gemaakt worden. Maar carbonframes zijn niet per definitie het beste, dat ligt te sterk aan de manier van fietsen en het fietskarakter van de fietser zelf.

De meest aerodynamische frames dienen zo plat mogelijke buizen te hebben, met een profiel dat het meest op een vleugel lijkt: dikte een kwart tot een derde van de lengte. Het zijn de regels van de UCI (de internationale wielrenorganisatie) die bepalen hoever de constructeur mag gaan. Om met platte buizen toch nog voldoende stijfheid te halen moet je eigenlijk … staal nemen!. Dat het met staal kan (kon) heeft Pinarello met ‘The Sword’ (het Zwaard) laten zien.

Titanium zit wat betreft gewicht, sterkte en stijfheid tussen staal en aluminium in. Je kunt er dus alle kanten mee uit, zowel licht bouwen als aerodynamisch. Maar de vormvrijheid is niet zo groot omdat het materiaal niet in onbeperkte afmetingen verkrijgbaar is en moeilijk te bewerken. Bovendien is het een kostbaar materiaal. Maar de vleugelvormig titanium Litespeed frames hebben wel een vaste plaats in het peloton.