Les choix de nombreuses marques sont dictés par les clients, ce qui n'est pas toujours une bonne idée dans des secteurs tels que l'automobile, l'aviation, la moto et le cyclisme. Dans l'aviation, il existe une culture très solide en matière de sécurité et de procédures, et pour laquelle les ingénieurs régnent en maîtres. Sans des organisations telles que l'UCI, le cyclisme serait largement non réglementé. Pour rappel, la fonction première de l'UCI est de garantir le fair-play et de veiller à ce que les outils de compétition soient adaptés à l'objectif visé. Cette organisation a un impact considérable sur tous les produits fabriqués pour le marché du cycle, à la fois directement et indirectement. En fait, les compétitions qui n'entrent pas dans le cadre de la réglementation de l'UCI voient toutes sortes de créations intéressantes. Cet « espace libre d'innovations » est le terreau des conceptions futures qui exercent également une pression indirecte sur l'UCI, par exemple en ce qui concernent les restrictions de poids de 6,8 kg actuellement en vigueur au moment de la rédaction de cet article.

Si nous prenons à titre d'exemple un cadre Specialized Aethos pesant un peu plus de 600 g, il n'est pas étonnant qu'il y ait autant de critiques quant à l'approche visiblement rétrograde de l'UCI concernant l'introduction de nouvelles normes toujours plus complexes, mais peut-être savent-ils quelque chose qui nous échappe. La restriction de poids de 6,8 kg (pour le vélo) a été introduite en 2000. Je peux attester qu'aujourd'hui, les vélos en carbone n'ont plus rien à voir avec ceux d'il y a quelques années aussi bien au niveau de leur design qu'au niveau de leur mode de fabrication.

Des tests effectués en 2000 ont montré aux responsables de l'UCI que 6,8 kg était le poids minimum auquel les cadres pouvaient être considérés comme sûrs et ne risquant pas de s'effondrer. À l'époque, tous les vélos en carbone étaient des cadres en carbone collés à la main. Les boîtiers de pédalier étaient extrémement minces, tout comme les pédaliers, ce qui rendait ces cadres très souples et lourds par rapport à leurs prédécesseurs en aluminium.

Les processus de fabrication se sont améliorés car les marques ont compris ce qui n'allait pas dans le passé. Par exemple, vous verrez très peu de composants en alliage et en carbone accouplés et collés ensemble. Ces deux matériaux sont incompatibles car l'alliage se dilate et se contracte à une vitesse différente de celle du carbone, qui est beaucoup plus stable. Les époxydes utilisées ont tout simplement cédé avec le temps. Les garanties couvraient les joints où les cadres étaient collés ensemble à la main pour former un cadre « monocoque », alors qu'en réalité, ce n'est que maintenant que l'on voit apparaître de véritables monocoques. La différence est notable dans la mesure où ces véritables « monocoques » sont reliés entre eux par des laminés de carbone et non par des sections maintenues ensemble par de l'époxy. En tant que réparateurs, nous constatons 70 % de moins de défaillances dans la fabrication des tubes intermédiaires que par le passé, et les garanties modernes reflètent donc cette amélioration.

Avec l'avènement des roues à disque, nous pouvons maintenant voir les défis des terribles concepts de freins sur jante être abandonnés en faveur de jantes inusables ou de roues en alliage ou en carbone. L'autre amélioration des vélos en carbone réside dans les systèmes d'axe traversant, par opposition aux pattes à dégagement rapide, qui étaient un reliquat des vélos en alliage pur. L'alliage est le meilleur matériau pour ce système mais un désastre pour le carbone.

La plupart de ces modifications sont motivées par le coût des remplacements sous garantie, mais non au nom du progrès.

Qu'est-ce qui n'est pas si bien dans les vélos modernes ? J'assimile la plupart de mes critiques à la mémoire du design. Les fabricants de vélos sont réputés pour leurs emplois moins bien rémunérés dans le domaine du design et/ou pour leur rôle de tremplin vers de plus grandes choses. Cela a un impact sur l'héritage des bons designs et sur les raisons pour lesquelles ils ont été mis en place en premier lieu. Lorsque de nouveaux designers s'imposent, je pense que c'est là que certaines bonnes idées ne sont pas reconsidérées parce qu'elles sont «anciennes».

Prenons un exemple moins évident : la position des haubans sur le tube de selle. L'ancienne méthode consistait à faire coïncider le haut des haubans avec la jonction du tube supérieur avec le collier de serrage de la tige de selle. Il me semble évident que cette géométrie traditionnelle permettait au tube de selle de fléchir et de pivoter à cette jonction, ce qui procurait un soulagement indispensable et même une forme de suspension. Mais comme les vélos de contre-la-montre en particulier ont l'air « racés » parce que la géométrie des haubans est basse pour des raisons aérodynamiques, on suppose simplement que nous pouvons vendre des vélos de route plus aérodynamiques qui ont cette apparence, alors qu'en fait nous appliquons des conceptions à une discipline différente avec peu ou pas d'égard pour les conditions différentes dans lesquelles le vélo de route fonctionne.

Certaines marques se sont penchées sur ce problème de fatigue en introduisant des jonctions flexibles, tandis que d'autres marques l'ont tout simplement ignoré, bloquant en fait toute flexibilité en abaissant les haubans et en les prolongeant dans le tube supérieur ! Je n'ai pas la prétention d'être un concepteur de vélos à succès, mais je peux dire ceci : En tant que réparateur multimarque spécialisé dans les vélos déjà conçus, je suis étonné de constater que des erreurs aussi fondamentales sont encore commises, ce qui n'est pas le cas dans l'industrie aérospatiale ou automobile.

Cela dit, je pense que le niveau de compétence en matière de fabrication des vélos en carbone, en ce qui concerne l'application et le traitement des matériaux, est très avancé par rapport à d'autres industries telles que la F1. J'ai pu comparer les deux et mon opinion reste inébranlable. Si nous pouvions associer le chef d'équipe d'un cycliste professionnel à un ingénieur de F1 pour la conception avec les compétences d'un ingénieur de fabrication de vélos, nous établirions très probablement une norme à battre pendant longtemps, mais malheureusement ce n'est pas la motivation des marques de vélos. Elles doivent écouler leurs stocks du mieux qu'elles peuvent. En changeant et en réinventant les bonnes et les mauvaises idées, l'industrie reste en mouvement, mais le « progrès » ne l'est peut-être pas tant que ça.

En quoi les vélos modernes sont-ils plus performantes, selon moi ?

Rigidité du boîtier de pédalier. Des méthodes d'assemblage adaptées et une réduction du poids des vélos spécialisés dans les courses de côtes.

Qu'est-ce que je n'aime pas dans les vélos modernes en carbone ?

Des vélos ultra légers. A part pour grimper les côtes, ils n'ont pas de fonction confortable dans les deux autres altitudes. Ils sont plus «jetables» en termes de longévité, mais leur prix est plus élevé que jamais. Service après-vente déplorable pour les vélos de route haut de gamme. L'utilisation inappropriée du carbone dans des composants de vélo mieux adaptés à d'autres matériaux, tels que les pivots de fourche.

Qu'est-ce que j'aime dans les anciens vélos en carbone ?

Poids raisonnable du cadre et robustesse des sections du tube central. Les traditions géométriques déterminent les meilleures positions au fil du temps. Nous n'avons pas évolué en tant qu'humains.

Ce que je n'aime pas ?

Mauvaise compréhension de la fibre de carbone et des vélos. Compréhension inefficace du collage de matériaux incompatibles entre eux. Rattrapés par l'héritage des vélos en alliage, en particulier les interfaces telles que les pattes, les roues à pneu et les systèmes de freinage sur jante.

À quoi ressemble l'avenir ?

Pour être honnête, je dirais que c'est un peu déprimant. Comme si l'industrie n'était pas déjà suffisement légiférée pour se conformer à l'agenda vert de plus en plus strict, vous allez trouver une légère régression dans les résultats de la construction des vélos en carbone tels que je les vois aujourd'hui. Qu'est-ce que je veux dire par là ? En fin de compte, c'est une question de recyclage. Apparemment, le thermodurcissable (laminé de carbone à fixation chimique) n'est pas respectueux de l'environnement. Le thermodurcissable (fixation par la chaleur) l'est. Le problème que je rencontre avec le thermoplastique est qu'il nécessite beaucoup plus d'énergie et de matériaux pour produire un vélo en carbone comparable et que nous ne savons toujours pas comment recycler un vélo usagé de manière utile. Les deux peuvent être réduits en poudre et réutilisés en utilisant à la fois le thermodurcissable et le thermoplastique dans des produits dérivés tels que des composants pour les vélos et d'autres choses.

Supposer que le thermoplastique est plus respectueux de l'environnement n'est pas le cas, mais nous verrons bien. Certaines entreprises se lancent dans l'impression robotique 3D de cadres plutôt intéressants qui ne sont pas limités par les processus de moulage traditionnels. Nous attendons donc de voir, mais mon opinion est qu'il n'y a pas de meilleur mariage entre la fibre de carbone et les vélos dans toutes les gammes de produits auxquelles je peux penser, tant en termes de poids que de rigidité structurelle et de coût.

N'oublions pas que si nous parlons d'environnement, les vélos en carbone sont également réparables à l'infini !

La fortune sourit aux braves

Si vous ne connaissez pas Carbon Bike Repair, nous sommes le plus grand service d'inspection, de réparation et de restauration avec 12 ans et 16 000 vélos restaurés au Royaume-Uni et 6 ans en Afrique du Sud, produisant une production combinée de plus de 20 000 vélos de presque toutes les marques et disciplines produites. Nous avons 90% l'aval de toutes les grandes marques et le soutien des concessionnaires partout où nous opérons.

C'est donc un privilège d'être contacté par des fabricants de vélos renommés pour examiner leurs créations en carbone. Notre réputation et notre expérience en matière de défaillances de cadres et de peinture apportent une réelle valeur ajoutée en ce qui concerne le développement de nouveaux vélos et, plus important encore, les coûts engagés et la valeur ajoutée pour le client.

Par exemple, lorsqu'un vélo est fabriqué, les lots sont testés pour répondre à certains critères de performance et de structure qui doivent respecter des conditions de garantie spécifiques. Cela n'exclut pas les processus de graphisme et de peinture qui doivent résister à deux ans d'exposition dans le cadre de la garantie.

Cependant, tous les tests ne peuvent pas simuler le monde réel. Le temps et l'exposition jouent également un rôle dans le succès d'un vélo particulier. Certains critères externes tels que la physiologie du cycliste, les défis environnementaux et les compétences jouent un rôle important dans le succès ou l'échec d'un vélo sur le marché. Cela ne peut être simulé, comme nous le constatons tous les jours. Il est facile de voir les erreurs a posteriori.

C'est pourquoi nous donnons des conseils sur les défaillances structurelles potentielles, évidentes ou non, ainsi que sur les améliorations à apporter aux performances et à l'entretien. Un autre avantage important est le test de lot qui permet d'identifier les vélos problématiques pour des raisons qui ne peuvent être identifiées que par des ajustements de conception et une mauvaise gouvernance dans les usines.

Comme indiqué précédemment, une grande partie de notre processus d'évaluation porte sur les techniques d'application des finitions et des effets spéciaux tels que les peintures bonbons, métalliques, à effet de bascule, les décalcomanies mates ou appliquées à chaud et les décalcomanies à base de feuilles. Il peut s'agir d'un problème très concret pour les marques. Nous les aidons à trouver des solutions pratiques grâce à notre expérience de restaurateurs de vélos.

Il est donc fantastique que l'exposition de Carbon Bike Repair à de nombreuses idées, bonnes ou mauvaises, soit reconnue comme un soutien précieux et non comme une critique.

Une marque de vélos suisse fait son entrée sur le marché

Lorsque SWI a rencontré CBR, ils ont rapidement compris ce que nous pouvions leur offrir. Le concepteur lui-même a pris l'avion pour s'assurer, avant toute évaluation, que nous comprenions leur objectif. Pour nous, c'est fondamental pour nous aligner sur la vision de la marque.

SWI prétend être le premier véritable monocoque à sortir d'un moule en une seule pièce. Cette affirmation peut sembler étrange si l'on considère que le terme "monocoque" est une expression de marque depuis de nombreuses années, alors qu'il s'agit en fait de vélos à crampons collés.

Pourquoi une véritable monocoque est-elle un avantage ?

Grâce à la rigidité structurelle d'une construction en fils de carbone purs et ininterrompus de l'arrière à l'avant. En termes simples, cela permet d'obtenir une augmentation notable de la rigidité par rapport à la masse, ainsi qu'une sensation de performance plus viscérale et connectée. Une véritable monocoque limite également le potentiel de défaillance des pattes collées à l'époxy, ce qui est justifié dans de nombreux cas.

Le processus d'évaluation comprend un balayage haute définition pour assurer la cohérence de l'alignement et la minimisation des déformations potentielles du moule. Le cadre est physiquement disséqué pour examiner l'optimisation de l'épaisseur des parois, les conditions de compression des composites dans les sections médianes ainsi que dans les zones comprimées autour des colliers de selle et des couronnes de direction de la fourche en particulier.

En conséquence, nous avons fait des observations significatives pour améliorer le vélo SWI. Il s'agissait notamment d'amplifier les possibilités de performance en modifiant certains éléments de l'ADN de la construction. J'attends avec impatience les tests ISO en Allemagne pour voir si SWI est en mesure de recevoir le feu vert pour la production de cet impressionnant vélo monocoque.

Veuillez contacter Carbon Bike Repair pour discuter d'évaluations similaires de produits en carbone conceptuels et actuels.

Fondée sur le principe de l'allongement de la durée de vie des vélos en carbone grâce à des réparations et à des remises à neuf dans les règles de l'art, l'entreprise Carbon Bike Repair a révolutionné l'industrie du cycle. Cette étude de cas examine ses approches innovantes, ses décisions stratégiques et l'impact qu'elles ont eu sur les cyclistes et l'environnement.

Dans le monde du cyclisme, la fibre de carbone s'est imposée comme le matériau de prédilection en raison de son rapport poids/résistance inégalé et de ses propriétés aérodynamiques.

En développant des techniques de réparation exclusives et en favorisant les partenariats avec les principaux fabricants de vélos, Carbon Bike Repairs a su naviguer dans le paysage complexe de la réparation des fibres de carbone. Grâce à une attention méticuleuse aux détails et à un engagement en faveur de la qualité, l'entreprise a gagné la confiance des cyclistes du monde entier et s'est imposée comme un symbole de fiabilité dans un secteur caractérisé par une innovation constante.

Défi

La réparation des cadres de vélo en fibre de carbone présente des défis uniques en raison de la structure complexe du matériau et de la nécessité d'une précision extrême. Elle exige également une attention méticuleuse aux détails, en particulier pour préserver l'intégrité structurelle et la géométrie d'origine du cadre.

Les méthodes de réparation traditionnelles ont souvent du mal à atteindre le niveau de précision requis pour des performances optimales et des économies d'énergie.
C'est pourquoi Carbon Bike Repairs a cherché à trouver une solution alternative pour son processus de réparation et a adopté la solution de l'eau de mer.
La technologie de numérisation 3D en fait partie intégrante afin d'assurer une précision et une qualité accrues des réparations.

Vision

Carbon Bike Repair a imaginé une solution qui permettrait de rationaliser ses processus de réparation, d'améliorer la précision et, en fin de compte, d'offrir des réparations de qualité supérieure à ses clients. L'objectif était d'intégrer une technologie de pointe capable d'optimiser le flux de travail et de garantir des résultats cohérents et de haute qualité. Il s'agissait d'établir une nouvelle norme en matière de réparation des cadres en fibre de carbone, en offrant aux cyclistes des solutions durables et fiables.

Application

Le Creaform HandySCAN Silver a été introduit dans le flux de travail de Carbon Bike Repair pour révolutionner ses processus de réparation. Cette technologie avancée de numérisation 3D permet de prendre des mesures précises et d'effectuer des inspections complètes des cadres de vélo endommagés, ce qui permet aux techniciens d'identifier les moindres imperfections.

Carbon Bike Repair utilise un processus de reconstruction unique pour la réparation de ses cadres, ce qui le différencie des ateliers de réparation traditionnels. Contrairement à la majorité des cadres en carbone qui sont réparés sans les spécifications du vélo, les cadres de CBR sont reconstitués en reproduisant le moule exact pour fournir une restauration invisible aux rayons X avec une garantie à vie qui est valide.

Le processus de réparation

Le processus de réparation chez Carbon Bike Repair commence par la numérisation de deux ensembles de cadres à l'aide du Creaform HandySCAN Silver. Cela permet de mesurer et de comparer avec précision la géométrie des cadres.

Le HandySCAN Silver fournit des données détaillées, garantissant une reproduction précise de la géométrie originale du cadre.

Avantages

Précision : Le HandySCAN Silver fournit des mesures 3D précises, permettant aux techniciens d'évaluer les dommages et d'effectuer les réparations avec une précision inégalée.

Efficacité : En rationalisant le processus de réparation, le HandySCAN Silver réduit les délais d'exécution, ce qui permet à Carbon Bike Repair de fournir des réparations à ses clients plus rapidement.

Qualité : L'utilisation d'une technologie de pointe garantit une réparation de la plus haute qualité, améliorant la durabilité et la sécurité des cadres réparés.

Polyvalence : La portabilité et la polyvalence du HandySCAN Silver permettent aux techniciens d'effectuer des scanners dans différents endroits.

ce qui en fait un outil précieux dans l'atelier de réparation.

L'innovation : L'adoption du HandySCAN Silver par Carbon Bike Repair démontre son engagement en faveur de l'innovation et de l'excellence dans son secteur d'activité.

Le résultat final

En intégrant le HandySCAN Silver de Creaform à ses processus, Carbon Bike Repair a réalisé des améliorations remarquables en termes d'efficacité, de précision et de qualité. Sa capacité à fournir des réparations de qualité supérieure à ses clients a renforcé sa position de leader dans l'industrie, tout en améliorant la satisfaction et la fidélité de ses clients.

Crédit photographique : Leigh Edwards de MSL 3D Scanning

Les opinions exprimées ici n'engagent que moi. Elles ne reflètent pas les vélos en cours de développement ni le consensus général au sein de la communauté cycliste, mais il est grand temps que quelqu'un qui répare les vélos pour gagner sa vie s'exprime !

Examinons maintenant le travail qu'un vélo en carbone doit accomplir :

Terrain - Les cadres ultra-légers ont-ils vraiment l'avantage ?
Les trois principaux dénivelés sont le plat, la descente et la montée, n'est-ce pas ? Je dirais que pour la plupart, un vélo plus lourd serait plus adapté à 2 des 3 élévations. Les vents de face et le contrôle des descentes sont mieux adaptés aux cadres plus lourds. Oui, bien sûr, un cadre ultra-léger est un élément clé de l'escalade, mais seulement au niveau professionnel, je le crains. Les vélos modernes en carbone avec des cadres pesant 1kg ou plus avec un bon groupe et des rapports et une géométrie appropriés sont plus que capables sur tous les terrains.

Revêtement de la route - Les cadres ultra-légers sont beaucoup plus affectés par la très mauvaise qualité de nos routes. La fatigue due aux vibrations et les défaillances structurelles dues aux nids-de-poule affectent plus facilement les cadres ultra-légers que les cadres plus lourds.

Éléments - Le poids du cycliste, à moins qu'il ne s'agisse d'un professionnel sous-alimenté, peut varier considérablement au fil du temps. Pourtant, les cadres ultra-légers sont conçus uniquement pour gérer des limites de poids spécifiques, des tolérances de flexion / distribution et un impact à travers les roues. À tout moment, au moins les deux premiers éléments sont en jeu en permanence, ajoutez-en d'autres et vous entrez dans ce que j'appelle la "zone rouge".

La "zone rouge" est celle où les concepteurs n'ont pas délibérément intégré des garanties de redondance suffisantes et où un compromis entre les avantages d'un poids ultra-léger et les variables susmentionnées coexiste ! Vous ne pouvez qu'espérer que les concepteurs de votre cadre ont été généreux dans la zone rouge. En règle générale, plus le cadre est léger, plus la "zone rouge" est réduite.

Turbo trainers ! Pour les cadres ultra-légers, le type de cadre utilisé est essentiel. Le but des cadres ultra-légers est d'être rigides et légers. Ces cadres ne sont pas conçus pour fléchir en un seul point de montage, ce qui n'est pas le cas des vélos en carbone, mais encore moins des ultra-légers. Il est préférable de rouler sur des rouleaux ou d'utiliser l'unité d'entraînement qui peut fléchir plutôt que le cadre. Nous avons reçu suffisamment de cadres pour nous rendre compte qu'il y a un lien.

Compétence de la marque

Lorsqu'il s'agit de vélos légers, certaines marques ne sont pas qualifiées pour produire ces vélos. La tendance générale est que les petites marques copient les grandes marques, mais sans les données. Mon conseil est de ne considérer les grandes marques que pour les vélos ultra-légers, de TT ou de sprint. Elles disposent des installations les plus impressionnantes pour étudier de telles idées, mais même elles ne sont pas à l'abri des pressions marketing qui affectent la plupart des marques. La bonne nouvelle, c'est que les vélos en carbone plus modérés et même les nombreuses marques chinoises vendues en Occident aujourd'hui sont généralement d'un très bon rapport qualité-prix ! Regardez la chaîne YouTube de Jourdain Coleman à ce sujet.

Pourquoi donc ce comportement apparemment irresponsable de la part des marques ?

Si nous décomposons, l'un des facteurs clés est la conformité avec les règlements de l'UCI pour les vélos sponsorisés par leurs équipes professionnelles qui, pour ceux qui ne le savent pas, exigent que seuls les composants disponibles dans le commerce soient utilisés. Le fait d'avoir ce niveau d'opportunité d'endossement montre la participation à la compétence de la marque, ce qui, à mon avis, ne sert en rien le cycliste amateur. Il devrait y avoir une catégorie de vélos de course professionnels UCI qui soit totalement séparée des vélos commerciaux haut de gamme. Il devrait y avoir un mandat clair pour se qualifier afin d'atteindre cette catégorie. Cela permettrait de maintenir une concurrence équitable dans les événements professionnels et amateurs, mais surtout d'empêcher les personnes non informées d'acquérir de tels ensembles de cadres spécifiques. En d'autres termes, il s'agirait d'un cadre "adapté à l'objectif".

La principale préoccupation devrait être la vente de ces vélos ultralégers. Qui est qualifié pour inspecter ces cadres, quels sont les contrôles et les lignes directrices retenus pour garantir que le cycliste est pleinement informé des limites de poids fixées pour le vélo ? Notre marché cycliste non réglementé est très éloigné de la structure de l'équipe professionnelle. Le coureur de l'équipe professionnelle dispose d'une structure de soutien pour assurer son alimentation, un bon entraînement et une équipe technique pour réaliser le plein potentiel du vélo, qui est ensuite mis au rebut le cas échéant.

Je pense que nous jouons avec le feu si nous continuons à nous alléger. Le choix et la configuration des composants auxiliaires sont plus fondamentaux pour s'assurer que vous tirez le meilleur parti de votre cadre sans risquer votre sécurité. Il est fou de penser que la tendance est d'acheter le cadre le plus léger que l'on puisse s'offrir avec des freins à disque lourds et deux bidons. Il faut toujours commencer par le cadre.

Comment savons-nous tout cela ?

Carbon Bike Repair est le leader de l'industrie de la réparation et de la restauration du carbone depuis 12 ans. Nous avons effectué plus de 16 000 réparations, nous avons beaucoup à offrir grâce à toute cette expérience. CBR a été reconnu au niveau des marques pour donner des conseils sur les prototypes et aider à suggérer des modifications structurelles sur certains modèles existants.

Les cadres ultra-légers ont des épaisseurs de paroi d'environ 0,4 mm, c'est pourquoi nous avons délibérément investi et été les premiers à utiliser des réparations robotisées qui nous donnent une tolérance de précision de 0,02 mm, ce qui nous permet d'obtenir les meilleurs résultats pour la réparation des cadres ultra-légers.

Je souhaitais écrire cet article depuis quelques semaines, car j'ai fait des constatations alarmantes lors d'un projet expérimental visant à alléger une monture de poids moyen et de marque courante ; je m'explique :

Le robot a été chargé d'enlever seulement 0,1 mm de matériau des tubes supérieur et inférieur à titre de test. Il n'y avait tout simplement pas d'autre endroit sûr ou suffisamment grand pour faire la différence. Le robot a terminé le tube supérieur et la fermeté est restée la même, mais il n'en a pas été de même pour le tube inférieur. À 0,1 mm, le robot a ouvert environ 4 trous à la base du tube inférieur, le long de la ligne de couture, en direction du pédalier, ce qui nous a déconcertés. Nous avons d'abord pensé que le robot avait fait une erreur, mais lorsque nous avons revérifié les données, nous avons remarqué que cette zone avait une épaisseur inférieure à 0,1 mm par endroits et que ce cadre avait pourtant été utilisé avec succès en compétition nationale.

Comment cela a-t-il été possible sans qu'il n'y ait de défaillance ?

Le cycliste était très léger, avec une bonne technique pour gérer une puissance élevée en watts, et pourtant le cadre était capable de faire face à cette utilisation très évidente mais spécifique.

Vous voyez où je veux en venir ?

Vous pouvez affirmer que ce modèle ne pose aucun problème, mais je vous demande ce que vous pensez de votre cadre ultraléger lorsqu'il est fixé ou monté sur une galerie de toit, transporté dans un flight case, qu'il heurte un nid-de-poule ou qu'il s'écrase lors d'une course. Quelle sera sa durée de vie ?

Mais surtout, demandez-vous si vous avez vraiment besoin d'une économie de 200 g sur le cadre. Ne serait-il pas préférable d'utiliser des composants plus légers ou même de perdre du poids sur vous-même ?

Si vous souhaitez entendre mes commentaires sur les roues en carbone, écrivez-moi à l'adresse suivante info@carbonbikerepair.co.uk

La fibre de carbone est souvent considérée comme un matériau de qualité supérieure pour les cadres de vélo, car elle est solide, légère et relativement facile à fabriquer pour être très rigide dans une direction et souple dans une autre. Malgré sa popularité, ce matériau n'est pas très bien compris. Pourquoi est-il si cher ? Pourquoi a-t-il été inventé ? Est-il réparable ? Va-t-il détruire la planète ? Découvrons-le.

Pourquoi la fibre de carbone ?

La fibre de carbone est un matériau composite polyvalent qui permet aux concepteurs de vélos de développer des cadres aux qualités spécifiquement adaptées à des applications particulières. Ils peuvent être brillants sur le bitume, confortables en tout-terrain ou rapides comme des fusées sur la piste. Les vélos peuvent être conçus pour être principalement rigides et racés - mon vélo aérodynamique Specialized Venge est si rigide qu'il ne fléchit pratiquement pas - ou rapides mais confortables, comme le magnifique Bianchi Specialissima, un vélo d'endurance performant qui peut être utilisé pendant des jours.

Comme la fabrication de la fibre de carbone - communément appelée stratification - ne nécessite pas de joints disgracieux, les cadres peuvent également prendre des formes attrayantes et organiques, souvent dans le but d'obtenir des gains aérodynamiques. C'est le genre de matériau qui fait roucouler les gens.

Pourquoi ce coût élevé ?

Il est indéniable que même les cadres en carbone d'entrée de gamme sont coûteux. Un vélo haut de gamme en fibre de carbone, tel que le Trek Madone SLR 9 Gen 7, peut vous coûter plus de $16 000/£13 000, dont au moins un tiers est imputable au cadre. Pourquoi ce prix élevé ?

"Il y a quinze ans, le coût de construction d'un cadre se répartissait entre un tiers de main-d'œuvre, un tiers de matériaux et un tiers de frais généraux, mais aujourd'hui, la main-d'œuvre est devenue la dépense la plus importante", explique Rob Gitelis, PDG de Factor Bikes. "Beaucoup d'entreprises ont délocalisé leurs usines de Chine vers l'Asie du Sud-Est parce qu'elles recherchent une main-d'œuvre moins chère.

Le coût des matériaux a également augmenté. La fibre de carbone étant fabriquée à partir de pétrole, son prix a augmenté dans le contexte des récentes tensions au Moyen-Orient et des attaques maritimes en mer Rouge.

"Si l'on considère les années 2023 et 2024, le prix de la fibre de carbone a augmenté d'environ 16%", explique M. Gitelis. "Le pétrole est sans aucun doute un facteur très important, tout comme la demande des autres industries. La plupart du temps, nous sommes en concurrence avec l'industrie aérospatiale pour les matériaux, ce qui entraîne une hausse des prix."

Malgré cela, M. Gitelis estime qu'il est peu probable que les hausses de prix soient répercutées sur le consommateur dans l'immédiat.

"Je pense qu'un grand nombre de fabricants de fibres de carbone chercheront à augmenter leurs prix, mais les marques devront les absorber car la concurrence est très forte en ce moment. Il y a beaucoup de stocks qui posent problème".

Le coût du carbone dépend également du type ou de la qualité de la fibre utilisée.

"Les coûts dépendent d'un grand nombre de facteurs, du prix du pétrole à la conception du cadre, mais aussi des fibres utilisées et de leur degré de raffinement", explique Sam Pendred, ingénieur concepteur chez Hope.

"Pour nos cadres de piste, nous utilisons la fibre de carbone la plus performante - à haut module - que l'on puisse trouver, qui était déjà chère de toute façon, mais qui continue d'augmenter. Mais si vous utilisez une fibre de module plus standard, c'est moins cher".

Selon Pendred, 100 g de fibre de carbone UD (unidirectionnelle) à haut module coûtent plus de 100 livres sterling par mètre carré, tandis que 300 g de fibre UD à module standard coûtent moins de 25 livres sterling. Environ sept mètres carrés sont utilisés dans le cadre d'une chenille Hope, dont la majeure partie est constituée de 100 g de fibre de carbone UD haut module, ce qui coûte à la marque environ 700 livres sterling en coûts de matériaux.

Qu'est-ce que la fibre de carbone ?

Étonnamment, pour ce qui est considéré comme un matériau de pointe, la fibre de carbone a été mise au point il y a plus de 160 ans, à l'origine pour être utilisée dans les ampoules à incandescence. Cependant, elle n'a pas suscité beaucoup d'enthousiasme jusqu'à ce que l'industrie aérospatiale reconnaisse son utilité dans les années 1960. Comme indiqué précédemment, il s'agit d'un sous-produit de l'industrie pétrolière.

"La fibre de carbone est fabriquée à partir du goudron de base des raffineries de pétrole, c'est essentiellement de la boue", explique Rob Granville, directeur de Carbon Bike Repair.

"Cette boue est séparée en deux types de carbone : le carbone bon marché, qui ressemble à un substitut de l'amiante et agit comme du ciment, et le carbone plus fin appelé carbone polyacrylonitrile (PAN).

"C'est ce carbone qui est ensuite purifié, à l'aide de la chaleur, et ce processus permet d'obtenir du graphite, qui est le premier matériau utilisable. Il est ensuite chauffé à nouveau pour obtenir ce que nous appelons le carbone à bas module, qui est le matériau utilisé pour la plupart des bicyclettes. En le chauffant à nouveau et en y ajoutant d'autres produits chimiques, on obtient du carbone haut module, qui est très solide et très rigide, mais incroyablement fragile".

"Au cours du processus de chauffage, les fibres PAN sont essorées à plusieurs reprises pour éliminer tout l'oxygène, puis chauffées à nouveau à très haute température pour les carboniser et les débarrasser de toutes les impuretés", ajoute Chris Clarke, expert en composites à Hope.

"Ce qui reste, ce sont de fins filaments dont la largeur est environ dix fois inférieure à celle d'un cheveu humain. Ces filaments sont regroupés pour former ce que l'on appelle l'étoupe, qui est ensuite enroulée sur une bobine. Les fibres sont tissées en un tissu qui est imprégné d'une résine époxy pour les coller ensemble, créant ainsi des feuilles de fibres de carbone thermodurcies pré-imprégnées.

"La raison pour laquelle nous utilisons le pré-imprégné est que nous pouvons prédire avec précision la quantité de résine par rapport à la fibre que nous obtenons, ce qui est important lorsque vous essayez de prédire la résistance et la rigidité".

Comment sont fabriqués les cadres en carbone ?

Pour fabriquer un cadre de bicyclette, des feuilles de fibre de carbone pré-imprégnée sont découpées et superposées dans un moule. La façon dont les feuilles sont disposées, à la fois en épaisseur et en direction, influencera les propriétés du cadre final, permettant de régler à volonté la rigidité, la résistance et la compliance.

"L'une des qualités de la fibre de carbone, qui la rend si attrayante pour les fabricants de vélos, est qu'il est possible de dissimuler l'ADN de la construction d'un cadre dans la stratification", explique M. Granville. "Personne ne peut savoir combien de couches composent le cadre, à l'exception du concepteur.

"Une fois les couches superposées, le cadre est placé dans un four géant appelé autoclave, où il est chauffé jusqu'à ce que l'époxy contenu dans les couches se ramollisse suffisamment pour les lier ensemble. Pour éviter que le cadre ne s'effondre vers l'intérieur, des vessies en forme de ballon sont placées stratégiquement dans les tubes.

"Du point de vue de la conception, la fibre de carbone offre des possibilités infinies, car un cadre peut prendre presque n'importe quelle forme. Je pense que les concepteurs de notre industrie comptent parmi les meilleurs créateurs travaillant avec les composites aujourd'hui, plus encore qu'en Formule 1. Oui, les possibilités qu'offre la fibre de carbone aux concepteurs sont infinies, mais ils doivent toujours travailler dans des limites strictes - poids, puissance, règles de l'UCI et ce que le marché supportera en termes de performance, d'esthétique et de coût.

Un cadre en carbone réparé est-il sûr ?

De nombreux coureurs pensent à tort que la fibre de carbone ne peut pas être réparée, même s'il est vrai que la réparation d'un cadre en carbone n'est pas toujours simple.

"Après toutes ces années, je m'étonne que certaines personnes ne sachent pas que le carbone peut être réparé", déclare M. Granville.

"Il est vrai que les vélos modernes sont presque irréparables à la main. Si vous ne disposez pas d'une machine capable de simuler le moule dans lequel le vélo est sorti, la compression du carbone, l'épaisseur de la paroi du carbone et le profil du cadre, vous ne pouvez pas garantir la réparation sans couper le vélo en deux pour le vérifier. De nos jours, il faut de la technologie pour fabriquer un vélo et de la technologie pour le réparer.

"La fibre de carbone est réparable à l'infini, à condition que l'on puisse placer du carbone sur du carbone et qu'ils se lient. Sachant qu'il est impossible de tester jusqu'à la destruction, les seules choses qu'il n'est pas judicieux de réparer sont les parties d'un cadre qui sont à la fois uniques et critiques sur le plan structurel. Par exemple, pouvez-vous imaginer que votre pivot de fourche se brise au pied de votre tube de direction ? Vous vous retrouveriez face contre terre. Il en va de même pour le guidon, en particulier à l'endroit où la potence se fixe.

La fibre de carbone est-elle durable ?

En tant que sous-produit de l'industrie pétrolière et dépendant d'un processus de fabrication qui consomme beaucoup d'énergie, il est difficile de considérer la fibre de carbone comme un matériau durable.

"Les principaux problèmes environnementaux liés à la fibre de carbone sont le processus de production et les déchets à la fin de la durée de vie du produit", explique Erik Bronsvoort, fondateur de Circular Cycling.

"L'énergie nécessaire à la fabrication des fibres et les émissions de CO2 qui y sont associées sont énormes. Pour chaque kg de fibres de carbone produit, 20 kg de CO2 sont émis. Et ce, avant qu'elles ne soient mélangées à de la résine et transformées en produit.

"Les déchets en fin de vie sont également problématiques. La plupart des fibres de carbone thermodurcies utilisées dans les vélos ne peuvent pas être recyclées. Elle finit dans une décharge ou, pire encore, est brûlée dans un incinérateur, où la résine fond ou brûle, mais où la température est trop basse pour brûler les fibres, qui se retrouvent dans les cendres. Ces cendres sont ensuite souvent utilisées comme produit "vert" dans la construction des routes, ce qui ne fait qu'aggraver la situation à l'avenir.

"Chaque marque et chaque créateur doit assumer la responsabilité des produits qu'il met sur le marché. Cela va des droits du travail dans la chaîne d'approvisionnement à la déforestation, en passant par l'utilisation de l'énergie, la longévité des produits, les possibilités de réparation et les déchets. L'impact de notre système économique linéaire sur notre planète ne peut plus être ignoré, et il ne suffit pas d'attendre que les gouvernements ou les consommateurs fassent ce qu'il faut."

Comment Bronsvoort voit-il l'avenir de la fibre de carbone ?

"Plus les entreprises prendront conscience de l'impact de la fibre de carbone, plus elles commenceront à innover pour trouver des solutions de remplacement", explique M. Bronsvoort.

"Par exemple, j'ai vu des développements très intéressants dans les composites à base de biofibres dans les secteurs de la voile et de l'automobile. Je pense donc que nous verrons davantage de biocomposites recyclés à l'avenir, la fibre de carbone thermodurcissable traditionnelle étant réservée aux pièces très haut de gamme qui en ont vraiment besoin.

Le thermoplastique est-il une solution ?

Le composite de carbone thermoplastique gagne du terrain en tant qu'alternative plus durable à la fibre de carbone thermodurcissable, mais cette réputation est-elle méritée ?

"Une partie de l'initiative mondiale sur les déchets consiste à supprimer le processus thermodurcissable, car il produit des matériaux, comme la fibre de carbone, qui peuvent être réutilisés", explique M. Granville.

"En conséquence, l'industrie des composites se tourne vers la fibre de carbone thermoplastique comme alternative. Le thermoplastique est un plastique standard, comme le nylon ou le polypropylène, qui est broyé et peut être fondu plusieurs fois. Cette matière plastique est versée sur des brins de carbone, comprimée et pressée jusqu'à ce qu'elle soit complètement incorporée. Lorsqu'il est sec et prêt pour la fabrication, un autre morceau de carbone est posé dessus, prêt à être chauffé davantage jusqu'à ce que les matériaux fondent et se lient, ce qui donne un composant thermoplastique.

"Si, par la suite, le produit est découpé, le matériau peut être réutilisé en le réchauffant, ce qui permet de réduire considérablement les déchets. Les premiers produits que nous avons vus fabriqués à partir de thermoplastique, ou de plastique de fusion comme certains l'appellent, ont été des roues de vélo de montagne parce qu'elles sont plus douces à conduire, offrant un peu de suspension. Le thermoplastique est intéressant, mais sa rigidité n'est pas aussi efficace que celle du thermodurcissable, de sorte que les fabricants ont du mal à fabriquer des cadres aussi fins et aussi légers.

Pour Bronsvoort, la question n'est pas non plus tranchée.

"Les thermoplastiques offrent la possibilité de récupérer les fibres en faisant fondre la résine, mais je n'ai pas vu de preuve que ces fibres puissent être utilisées pour fabriquer à nouveau le même produit - en général, on observe un 'downcycle' au lieu d'un 'recycle' car les fibres deviennent plus courtes", déclare Bronsvoort.

"Par ailleurs, comment les consommateurs reconnaissent-ils qu'un produit est un thermoplastique recyclable ? Comment le produit se retrouve-t-il dans une installation disposant de la technologie nécessaire pour le recycler ? Ces facteurs de logistique inverse liés aux consommateurs sont difficiles à surmonter.

Ou s'agit-il de fibres d'origine végétale ?

Le fabricant de carbone Toray a obtenu la certification lui permettant d'utiliser la biomasse pour produire et fournir de la fibre de carbone à partir de la fin 2023, mais on ne sait pas exactement ce que ces matériaux contiennent. Toray n'a pas répondu à la demande de commentaire de Cycling Weekly, et nous nous sommes donc tournés vers Chris Clarke, de Hope, pour obtenir un pronostic.

"Les fibres d'origine végétale sont envisagées", explique M. Clarke. "Le lin a déjà fait l'objet d'essais, mais il était difficile à fabriquer et n'était pas très résistant. Mais il existe une matière appelée lignine, que l'on pense pouvoir carboniser à la place du pétrole à l'avenir.

"La lignine est un polymère qui remplit les espaces entre les fibres de cellulose dans les parois cellulaires des plantes, ce qui les rend rigides. On la trouve principalement dans les plantes ligneuses, telles que les arbustes et les arbres, et elle est largement répandue."

Selon des recherches sur la fibre de carbone durable à base de lignine, le remplacement de la fibre de carbone traditionnelle par de la fibre de carbone à base de lignine permet de réduire le potentiel de réchauffement planétaire de la production de 54%.

Mais tout le monde n'est pas convaincu.

"Presque n'importe quel tissu ou textile peut être transformé en matériau de substitution de la fibre de carbone si vous le mélangez à une résine qui durcit sous une forme solide", explique M. Gitelis.

"Nous avons vu des matériaux à base de chanvre, de bambou, mais rien n'a les mêmes propriétés de rigidité que la fibre de carbone. L'une des choses que nous obtenons de la fibre de carbone et que nous n'obtenons d'aucun autre matériau, c'est la caractéristique de rigidité. C'est cette qualité qui fait un bon cadre de vélo".

Le bilan

La fibre de carbone est un matériau remarquable qui nous permet de rouler sur des vélos esthétiques, légers et exaltants qui procurent une sensation de conduite comme aucun autre matériau. L'énorme demande de cadres en fibre de carbone est donc compréhensible.

Mais le paysage de la fibre de carbone est multiforme, avec un flot de défis en matière de conception, d'innovation, d'économie et d'environnement. Il est évident que l'on s'intéresse de plus en plus à rendre le matériau plus durable, et j'espère pour ma part que nous pourrons trouver des solutions respectueuses de l'environnement qui amélioreront le matériau et notre plaisir général de faire du vélo.

Crédit photographique : Emma Cole de Cycling Weekly