Les cadres en fibre de carbone sont chers et fragiles ; ils se cassent facilement en cas de chute ? Et s’ils se cassent, ils sont complètement inutilisables ? Brisons les idées reçues sur les cadres en carbone.
Connaissances fondamentales des cadres en fibre de carbone
Qu'est-ce que la fibre de carbone exactement ? Ces filaments noirs, dix fois plus fins qu'un cheveu, sont les fameuses fibres de carbone. Douces au toucher, des milliers de ces filaments, tissés en un tissu puis recouverts de résine, atteignent une résistance 3 à 7 fois supérieure à celle de l'acier. Si ce tissu de carbone souple est comparable à une armature métallique, la résine joue le rôle de ciment, formant ainsi un matériau composite en fibre de carbone quasi indestructible.
Comment sont fabriqués les cadres en fibre de carbone ?
Comment la fibre de carbone se transforme-t-elle en cadre de vélo ? Les cadres de vélos de route sont fabriqués à partir d'un type de tissu de carbone appelé préimprégné. Ce tissu est imprégné de résine, comme un grand autocollant que l'on peut décoller et appliquer sur un moule, ce qui est très pratique. Chaque morceau de tissu est ensuite découpé en différentes formes ; un seul cadre nécessite environ 300 morceaux de tissu de carbone. Par exemple, le Giant TCR adv 3 de 10e génération utilise 270 morceaux de tissu de carbone, soit 30 de moins que le modèle précédent. C'est ce qui explique sa réduction de poids.
Alors pourquoi certains petits fabricants proposent-ils des cadres en carbone plus lourds que des cadres en aluminium ? La raison est simple : ils craignent que le cadre ne soit pas suffisamment rigide ou solide.
Ils ajoutent donc une quantité excessive de fibre de carbone, ce qui donne un cadre en fibre de carbone presque aussi lourd qu'un cadre en aluminium. Cela prouve qu'en matière de fibre de carbone, plus épais n'est pas toujours synonyme de meilleur. Le cadre entier est fabriqué par des artisans qualifiés qui superposent la fibre de carbone sur le moule, un processus qui repose en grande partie sur leur expérience.
Une fois le cadre entièrement assemblé, il est placé dans un moule et chauffé pour lui donner sa forme définitive. Un cadre en carbone de base est alors prêt. Chaque cadre subit ensuite plus d'une douzaine de tests ; si une pièce présente une défaillance, le cadre est mis au rebut ou recyclé, ce qui explique en partie leur prix élevé.
Comment déterminer la qualité d'un cadre en fibre de carbone ?
Certains vous diront de vous fier à la qualité de la fibre de carbone ! Par exemple, la T800 est plus résistante que la T700. Pourtant, la qualité d'un cadre en carbone n'est pas aussi dépendante de la qualité de la fibre qu'on pourrait le croire. Le véritable facteur déterminant de la performance d'un cadre en carbone est la conception du tissage. La conception du tissage fait référence à la manière dont les 300 feuilles de fibre de carbone sont appliquées : quels angles sont utilisés (0°/45°/90°) ? Combien de couches sont appliquées à chaque partie ? L'utilisation de fibre de carbone de qualité supérieure pour renforcer les zones critiques comme le boîtier de pédalier, la douille de direction et le tube supérieur est-elle envisageable ? C'est ce qui détermine véritablement la qualité d'un cadre en carbone.
Par exemple, sur ce cadre démonté, on constate que le tube supérieur est fabriqué en fibre de carbone de qualité supérieure pour renforcer localement sa rigidité, ce qui lui confère une meilleure résistance et une plus grande solidité. Autrement dit, même deux cadres fabriqués avec la même fibre de carbone Toray T1000 peuvent présenter des différences significatives de rigidité, de résistance et de poids. C'est comme en cuisine : des ingrédients identiques préparés par différents chefs donneront des résultats sensiblement différents. Ainsi, lorsqu'on voit des renforts T700, T800 ou T1100+M40X, cela signifie que le cadre utilise une fibre de carbone de qualité supérieure dans des zones comme le boîtier de pédalier, ce qui améliore sa rigidité et sa résistance tout en réduisant son poids. Sa qualité sera assurément supérieure à celle d'un cadre sans renfort en fibre de carbone. Autre point important : la qualité de fabrication des parois internes. Plus elles sont lisses, plus le savoir-faire et le contrôle qualité du fabricant sont rigoureux. La présence de plis ou de bulles sur les parois internes est un facteur de risque important de fissures ultérieures.
Idées fausses sur les cadres en fibre de carbone
Idée fausse n° 1 : Un cadre en carbone qui peut être comprimé = mauvaise qualité ?
Beaucoup aiment presser les cadres en carbone, et s'ils constatent que certaines zones se compriment, ils en concluent que le cadre est trop souple, manque de rigidité et est de mauvaise qualité. Pourtant, le fait qu'il soit compressible ne signifie pas forcément qu'il manque de rigidité. Les excellents cadres en carbone, pour un équilibre optimal entre rigidité, solidité et légèreté, utilisent moins de fibre de carbone dans le tube diagonal et les bases, et davantage dans des zones comme le boîtier de pédalier, le tube supérieur et la fourche. Certains internautes, par curiosité, ont tendance à comprimer les zones où la fibre de carbone est moins abondante.
Il ne s'agit pas de faire des économies de bouts de chandelle ; certains cadres sont effectivement très rigides à ces endroits, ce qui signifie simplement que le fabricant a utilisé davantage de fibre de carbone, mais cela augmente le poids. L'avantage de légèreté de la fibre de carbone est alors perdu. Par ailleurs, une rigidité excessive empêche une absorption efficace des chocs, ce qui rend le vélo moins confortable. Cependant, si le boîtier de pédalier et la douille de direction se déforment facilement, il faut être vigilant. Ces zones subissent un couple de pédalage et des forces de contrôle considérables ; une déformation importante indique un manque de stratification ou une mauvaise fabrication, ce qui est très dangereux.
Idée fausse n° 2 : Les cadres en carbone sont-ils vraiment si faciles à casser ?
Les cadres en carbone ne sont pas aussi fragiles qu'on le pense. Un blogueur étranger a réalisé un test comparant la résistance à la compression des cadres en fibre de carbone et en alliage d'aluminium. En termes de résistance à la compression, la fibre de carbone peut supporter une pression d'environ 930 kg (2050 livres), dépassant largement les 665 kg (1464 livres) de l'alliage d'aluminium. Parallèlement, les cadres en carbone offrent également une meilleure résistance aux chocs. Ainsi, dans la plupart des cas de chutes, de dérapages ou de petits accidents, ils peuvent encaisser le choc. Ce qui inquiète réellement les cadres en carbone, ce ne sont pas les chutes, mais les objets pointus. La fibre de carbone étant essentiellement un tissu tissé, elle possède une dureté et une ténacité élevées, mais celles-ci reposent sur une grande surface d'impact. Si un objet pointu pénètre dans la fibre de carbone, il peut détruire directement sa structure. Une chute et un choc contre une pierre pointue peuvent endommager le cadre. En résumé, les cadres en carbone craignent davantage les perforations que les chutes.
Idée fausse n° 3 : Les cadres en carbone ont-ils une durée de vie de seulement cinq ans ?
La fibre de carbone est un matériau très résistant et durable. Le facteur déterminant pour un cadre en carbone est la résine qui lie les fibres. Auparavant, les résines utilisées vieillissaient plus rapidement.
Cependant, les fabricants généralistes utilisent désormais des résines époxy haute performance, issues de procédés éprouvés, qui peuvent facilement durer de 8 à 10 ans en utilisation normale. La résine est particulièrement sensible aux rayons ultraviolets ; par conséquent, à condition d'éviter une exposition prolongée au soleil, une utilisation de dix ans ne pose aucun problème.
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