Hai appena disimballato il tuo nuovissimo set di ruote in carbonio ad alte prestazioni. Monti gli pneumatici, li gonfi alla pressione giusta e esci dal vialetto di casa. Nel momento in cui ti alzi sui pedali per il tuo primo sprint intenso fuori sella, lo senti. Un rumore acuto e metallico ping, seguito da una serie di rumori seccanti provenienti dai mozzi. Quando arrivi a casa, la tua ruota anteriore nuova di zecca presenta un’evidente oscillazione. Questo fenomeno frustrante si verifica perché il produttore ha tralasciato la fase più lunga e laboriosa della costruzione di precisione delle ruote: l’alleviamento delle tensioni nei raggi in carbonio. In questa guida tecnica scoprirai perché questa fase è una legge meccanica imprescindibile nell’assemblaggio delle ruote e come noi la eliminiamo completamente.

Cosa succede davvero quando una ruota emette un rumore metallico durante il primo giro?

È semplice fisica. Quando un montatore di ruote gira un nipplo per aumentare la tensione, l’attrito tra il nipplo e il raggio non è l’unica forza in gioco. C'è anche attrito tra la testa del nipplo e la superficie di appoggio del cerchio in carbonio. Man mano che la chiave gira, il raggio stesso inizia a torcersi. Questo movimento di torsione è chiamato torsione del raggio, o avvolgimento del raggio.

Il raggio agisce come una molla di torsione. Accumula energia potenziale. Quando il costruttore della ruota smette di girare la chiave, quell’energia rimane intrappolata all’interno del raggio. Se la ruota non viene sottoposta a un trattamento di distensione in fabbrica, quell’energia rimane bloccata fino a quando non la si utilizza. Il peso del tuo corpo, combinato con le forze laterali in curva, alleggerisce momentaneamente il carico sui raggi inferiori. Questo improvviso calo di tensione permette al raggio torcito di tornare violentemente al suo stato neutro. Ecco cos’è quel “ping”: è il suono dell’energia meccanica immagazzinata che si libera tutta in una volta.

Ma l’avvolgimento del raggio è solo metà del problema. L’altra metà è l’interfaccia tra il nipplo e il cerchio. Durante il montaggio, la testa del nipplo non sempre si appoggia perfettamente a filo contro la superficie interna del cerchio in carbonio. Si impiglia su micro-imperfezioni nella struttura del carbonio o nei fori angolati. Quando si incontra un dosso, l’impatto radiale costringe il nipplo a scivolare nella sua sede definitiva e permanente. Il nipplo scende, il raggio si allenta e la ruota si sbilancia. Si perde rigidità laterale. Il trasferimento di potenza diminuisce.

La realtà meccanica dei raggi in carbonio rispetto a quelli tradizionali in acciaio

L’acciaio è un materiale molto tollerante. Ha un modulo di elasticità inferiore rispetto alla fibra di carbonio di alta qualità. Quando un raggio in acciaio subisce una leggera torsione, si allunga e si deforma elasticamente. È in grado di tollerare un certo grado di disallineamento senza subire un cedimento strutturale immediato. I raggi in fibra di carbonio sono una cosa completamente diversa. Sono incredibilmente rigidi, leggeri e presentano un allungamento quasi nullo sotto i normali carichi di guida.

I raggi in carbonio offrono un rapporto resistenza alla trazione/peso senza pari. Rendono le ruote incredibilmente reattive. Tuttavia, il loro modulo di elasticità estremamente elevato implica che non tollerano alcun errore di montaggio. Se un raggio in carbonio viene montato con anche solo una frazione di grado di torsione, le sollecitazioni di taglio interne sono enormi. Il raggio tende a distorcersi con una violenza di gran lunga superiore rispetto all’acciaio. Se il nipplo non è perfettamente allineato con l’angolo di uscita dei fori del cerchio, il raggio in carbonio subirà un momento flettente in corrispondenza dell’interfaccia con il nipplo. Questo rappresenta un punto di cedimento catastrofico per i materiali compositi.

Per comprendere come queste forze interagiscano in condizioni di guida dinamiche, dobbiamo esaminare il meccanica strutturale delle ruote delle biciclette. Una ruota è una struttura precompressa. La sua resistenza deriva dalla tensione uniforme dei raggi. Quando ci si siede sulla bicicletta, i raggi nella parte inferiore della ruota si allentano. Se quei raggi sono attorcigliati, la perdita di tensione innesca istantaneamente il movimento di distorcimento. Poiché il carbonio è molto rigido, questo distorcimento avviene con uno schiocco acustico che sembra il rumore di un telaio che si spezza. Non è solo fastidioso; è un segnale che la ruota sta perdendo attivamente la propria integrità strutturale.

Perché i metodi tradizionali di alleggerimento delle sollecitazioni manuali non funzionano sulle ruote in carbonio

I costruttori di ruote della vecchia scuola utilizzano diversi metodi per alleviare le tensioni. Prendono coppie di raggi paralleli e li stringono tra le mani. Oppure appoggiano la ruota su un banco di legno e premono sul cerchio con il proprio peso corporeo. Alcuni utilizzano addirittura un punzone in ottone e un martello per far entrare le teste dei raggi nelle flange del mozzo. Questi metodi funzionavano bene per le ruote in acciaio a 32 raggi montate su cerchi pesanti in alluminio. Sono invece del tutto inadeguati per le moderne ruote in carbonio.

Le mani umane non sono in grado di generare le forze necessarie per serrare un raggio in carbonio ad alta tensione. Una stretta a mano può esercitare una forza compresa tra 20 e 30 chilogrammi. Si tratta di una goccia nel mare. Non è sufficiente a superare l’attrito statico tra una sede del nipplo rinforzata in carbonio e un nipplo in lega sottoposto a una tensione radiale di 120 kgf. Spingere sul cerchio con il proprio peso corporeo è un metodo inaffidabile. Non è possibile controllare l’angolo di applicazione della forza. Non è possibile garantire che ogni raggio riceva esattamente lo stesso allentamento. Si tratta di un’approssimazione mascherata da maestria artigianale. Noi non ci affidiamo alle approssimazioni.

All’interno del laboratorio ICANIAN: il protocollo di sollecitazione pneumatica da 130,0 kg

Abbiamo risolto questo problema grazie all'automazione e a una progettazione di alta precisione. Non ci affidiamo più a meccanici stanchi che serrano faticosamente i raggi. Ogni set di ruote della nostra serie ICANPI con raggi in fibra di carbonio viene sottoposto a prove di sollecitazione pneumatiche automatizzate. Si tratta di una pressa orizzontale per impieghi gravosi in grado di simulare migliaia di chilometri di guida intensa nel giro di pochi secondi.

Ecco esattamente come funziona il protocollo nel nostro stabilimento:

In primo luogo, la ruota viene assemblata, tensionata e centrata con una tolleranza di 0,2 mm. Successivamente, inseriamo la ruota finita in posizione orizzontale nella pressa pneumatica. La macchina blocca l’asse del mozzo, lasciando libero il cerchio di flettersi lateralmente. Un pistone pneumatico massiccio e calibrato scende sul bordo del cerchio.

La macchina applica un enorme carico di prova laterale pari esattamente a 130,0 kg. Non si tratta di una leggera spinta, bensì di una compressione violenta ma controllata. La macchina esercita la pressione e mantiene questo carico di 130,0 kg per esattamente 1,0 secondo. Questa deflessione laterale costringe i raggi sul lato sottoposto a carico a distendersi completamente, mentre i raggi sul lato opposto subiscono un picco massiccio di carico. Questa forza supera tutto l’attrito statico all’interfaccia tra il nipplo e il cerchio. I nippli sono costretti a incastrarsi in modo permanente nella struttura in carbonio.

Dopo la compressione di 1,0 secondi, il pistone si solleva e rilascia il carico per esattamente 2,0 secondi. Ciò consente alla ruota di tornare immediatamente alla sua forma originale. Qualsiasi torsione accumulata nei raggi in carbonio viene rilasciata istantaneamente. Il raggio si distende all’interno della macchina, non durante la prima uscita. La macchina ripete questa compressione violenta per esattamente 3 cicli per ruota. Tre cicli con un carico laterale di 130,0 kg. Se c’è qualche punto debole nella struttura in carbonio, nelle filettature dei raggi o nelle flange del mozzo, questa macchina lo individuerà e lo romperà prima ancora che la ruota lasci il nostro stabilimento.

Dati tecnici: analisi della caduta di tensione tra ruote non sollecitate e ruote ICANPI

Non ci aspettiamo che ci crediate sulla parola. Effettuiamo test, raccogliamo dati e analizziamo i fenomeni fisici. Di seguito è riportato un confronto su come varia la tensione dei raggi dopo l’assemblaggio di una ruota. Abbiamo messo a confronto una ruota in carbonio standard, tensionata a mano, con una ruota ICANPI sottoposta al nostro protocollo pneumatico da 130,0 kg.

Dati analizzati	Ruota standard sottoposta a sollecitazione manuale	Ruota pneumatica sotto sforzo ICANPI
Tensione iniziale dei raggi	125 kgf	125 kgf
Tensione dopo una corsa di 100 km	95 kgf (caduta da 24%)	124 kgf (caduta di 0,81 TP3T)
Eccentrico laterale (effettivo) dopo la corsa	1,2 mm (fuori centro)	0,05 mm (assolutamente esatto)
Rumori metallici / scoppiettii durante il primo giro	Grave (casi multipli)	Nessuno (Silenzio assoluto)

I dati parlano chiaro. La ruota non sottoposta a sollecitazioni ha perso quasi un quarto della sua tensione già alla prima uscita. Ciò comporta una perdita di 24% in termini di rigidità laterale. Significa che i freni potrebbero sfregare, la maneggevolezza risulterà meno reattiva e le tue costose ruote in carbonio sono già compromesse. Il Set di ruote ICANPI, grazie alla pressa pneumatica, ha perso meno di 1% della sua tensione. È rimasto dritto. È rimasto veloce.

Filettatura dei raggi in carbonio e manutenibilità meccanica

Molti ciclisti temono i raggi in carbonio perché pensano a sistemi proprietari e incollati. Marchi come Mavic o Lightweight producono ruote in cui i raggi in carbonio sono incollati direttamente al mozzo e al cerchio. Se su quelle ruote si rompe un raggio, la ruota va buttata via. È un errore di progettazione. È una scelta contro gli interessi dei consumatori.

La serie ICANPI utilizza raggi meccanici in carbonio filettati. Sono dotati di un terminale metallico filettato, unito meccanicamente all’asta in carbonio. Ciò ci consente di utilizzare nippli interni standard. Si ottengono così la leggerezza e la rigidità della fibra di carbonio, unite alla facilità di manutenzione di una ruota tradizionale. In caso di caduta, se il pedale di un avversario perfora la ruota, non è necessario acquistare un nuovo set di ruote. Un meccanico esperto può sostituire il raggio in carbonio rotto, avvitarne uno nuovo e centrare la ruota secondo le specifiche. È un sistema progettato per le gare reali.

Riduzione delle sollecitazioni sui raggi in carbonio: domande frequenti

Domanda 1: Da cosa è causato esattamente quel rumore secco che si sente su un set di ruote nuovo?

Torsione dei raggi e nippli non a filo. Quando la ruota viene montata, l’attrito fa sì che il raggio si attorcigli come una molla di torsione. Inoltre, il nipplo non si appoggia completamente a filo contro la superficie del cerchio in carbonio. La prima volta che si utilizza la ruota e si incontra un dosso, il raggio perde momentaneamente tensione. Questa perdita di tensione permette al raggio di distorcersi violentemente. Il forte tintinnio è il suono del raggio che ritorna di scatto al suo stato neutro, non attorcigliato, e del nipplo che sbatte contro la superficie del cerchio.

Domanda 2: Se le mie ruote attuali hanno emesso un rumore metallico durante la prima uscita, sono da buttare?

Non sono rovinati, ma sono compromessi. Quando quei raggi si sono distesi e i nippli si sono assestati, hanno perso tensione. La tua ruota è quasi certamente fuori centro ora. La diminuzione della tensione significa che la ruota ha perso rigidità laterale e risulterà poco reattiva in salita o in volata. Devi portare la ruota da un meccanico qualificato per farla ritensionare e centrare nuovamente. Altrimenti, i raggi allentati continueranno a sottoporsi a fatica e alla fine si romperanno.

Domanda 3: In che modo la pressa pneumatica ICAN impedisce la caduta di tensione?

Simulando impatti stradali estremi in un ambiente controllato in fabbrica. Comprimendo la ruota lateralmente con una forza esatta di 130,0 KG, costringiamo i raggi a distorcersi e i nippli a incastrarsi in modo permanente nel letto del cerchio in carbonio prima che la ruota venga imballata. Ci occupiamo noi di alleviare le tensioni, così non dovrai farlo tu su strada. Quando pedali con le ruote ICANPI, queste hanno già resistito a carichi di gran lunga superiori a quelli che potresti mai generare.

Domanda 4: C'è una differenza di prezzo tra le diverse profondità dei cerchi ICANPI?

Sì, c'è una leggera differenza di prezzo legata alla complessità della struttura in carbonio a seconda delle diverse profondità. Il modello UL-40C, pensato specificamente per l'arrampicata, e il modello UL-50C, altamente versatile, hanno entrambi un prezzo di $869,68. Il modello UL-55C, più profondo e altamente aerodinamico, costa $889,65. Ognuno di questi modelli utilizza esattamente gli stessi raggi in carbonio ad alta tensione e viene sottoposto allo stesso protocollo di sollecitazione pneumatica da 130,0 KG.

D5: La pressa da 130 kg danneggerà il cerchio in carbonio?

Assolutamente no. I cerchi ICANPI sono realizzati con strati di fibra di carbonio Toray di altissima qualità, progettati per sopportare carichi radiali e laterali estremamente elevati. La pressatura laterale è un controllo di sicurezza e di qualità. Se un cerchio non riesce a resistere alla nostra pressa di alleggerimento da 130,0 kg, significa che presenta un difetto di fabbricazione. Non è assolutamente adatto per affrontare una discesa in montagna a 80 km/h. La macchina garantisce che solo i cerchi perfetti escano dal nostro stabilimento.

Domanda 6: In caso di incidente, i meccanici locali possono raddrizzare i raggi in carbonio ICANPI?

Sì. A differenza delle ruote in carbonio con raggi incollati di marca, che devono essere rispedite al produttore, la serie ICANPI utilizza raggi meccanici in carbonio filettati. Questi si innestano su nippli interni standard. Qualsiasi meccanico professionista, munito di una chiave per raggi standard e di un cavalletto di centraggio, può centrare, regolare la tensione o sostituire questi raggi proprio come si fa con i tradizionali raggi in filo d’acciaio.

D7: Perché altre marche tralasciano il processo automatizzato di distensione?

Effettuare correttamente la distensione manuale di una ruota richiede tempo. Realizzare una pressa pneumatica automatizzata e integrarla nella linea di assemblaggio comporta un aumento significativo dei costi di produzione. I produttori di ruote a basso costo saltano questa fase per risparmiare. Lasciano che sia tu, il ciclista, a occuparti della distensione durante la tua prima uscita. Noi ci rifiutiamo di operare in questo modo. Crediamo che una ruota di alta qualità debba essere perfetta fin dal momento in cui la estrai dalla confezione.

Smetti di perdere potenza a causa di raggi allentati, ruote molli e cali di tensione interna. Non accontentarti di ruote che si torcono, emettono rumori metallici e si deformano già alla prima uscita impegnativa. Pedala con la serie ICANPI in totale sicurezza, appena tolte dalla confezione. Scegli la profondità, fissa la tensione e prova il vero trasferimento di potenza con ICANPI.