Parti in F.R.P. e carbonio
Plastica
La plastica è utilizzata per costruire tutti i telai a vasca, la scelta di questo materiale ha due motivi principali: facile da lavorare e leggero. La plastica è più debole dell’alluminio e dell’acciaio però la forma del telaio che si può ottenere lavorando la plastica la rende la soluzione migliore per una soluzione che incrementi le prestazioni. Chi progetta un telaio in plastica ha diverse alternative per aumentare la rigidità del telaio senza aumentare di troppo il peso:
– inserire delle nervature sul fondo a nido d’ape che irrigidiscono il telaio,
– inserire delle alette lungo tutto il perimetro della vasca che irrigidiscono la struttura esterna ed
– inserire delle traverse nei punti di attacco alle sospensioni che rendono più robusto attacco stesso.
Queste soluzioni aumentano il peso finale del telaio, però sono più efficienti del semplice processo di aumentare lo spessore in modo costante su tutto il telaio: un aumento di spessore costante porterebbe a un aggravio di peso maggiore
Oggi (2025) la plastica è la soluzione economicamente migliore per produrre telai per modelli RC che offrano un buon compromesso tra rigidità e leggerezza.
F.R.P.
La sigla F.R.P. è abbreviazione di Fiber Reinforced Polymers è costruito da fibre impregnate da una resina organica. L’insieme di resina e fibre unisce le proprietà delle due sostanze ottenendo una struttura che si caratterizza da una ottima resistenza meccanica e leggerezza. Un telaio in F.R.P. può essere costruito in diversi modi che variano per la disposizione delle fibre (a trama incrociata, ondulata…): più è complessa la disposizione delle fibre meno spazio c’è tra loro e la parte diventa più rigida.
Tamiya usa F.R.P. per costruire telai, supporti per le sospensioni, bracci dello sterzo e altre parti che in comune hanno la loro forma che si sviluppa completamente su un piano, sono oggetti a due dimensioni.
Tamiya ha iniziato da subito a testare questa soluzione con il telaio di macchine da pista come F1 CS di Williams F1 FW07 modello 58019, J.P.S. Lotus 79 modello 58020 e Brabham BT50 BMW Turbo modello 58031. Tamiya ha proseguito a testare questa soluzione con il telaio di macchine da fuori strada come Rought Rider modello 58015, Sand Scocher modello 58016, Ford F150 Ranger XLT modello 58027 e Super Champ modello numero 58034.
Ha poi portato avanti lo sviluppo con il telaio inferiore e superiore della Toyota Toms 84 C modello 58049 e della Porsche 956 Rothmans modello 58042 e Newman modello 58042. Per raggiungere il massimo sviluppo tecnologico con il telaio della Avante modello 58072. Negli anni Tamiya ha sviluppato diverse parti in F.R.P. che sono vendute sia come parte integrante del set sia come accessorio postvendita.
Ottenere telai in F.R.P. dalla forma sagomata complessa in tre dimensioni è troppo dispendioso in termini di tempo, i telai in F.R.P. sono solo delle piastre sagomate dal disegno molto più semplice rispetto all’equivalente in plastica che sfruttano la forma per aumentare la rigidità. Nonostante questo, la soluzione in F.R.P. è comunque più rigida e leggera della equivalente soluzione in plastica. Nella immagine sotto è possibile confrontare il telaio per TA02 in plastica (codice 10335100) a sinistra e in F.R.P. (codice 53166 “4WD TA-02 & FWD F.R.P. Chassis Set”) a destra.
Nella immagine sotto è possibile confrontare il telaio TA03R-S in plastica (codice 50745 “TA03R Bathtub Chassis”) a sinistra e in F.R.P. (codice 53387 ”TA03R-S / F-S F.R.P. conversion”) a destra.
La parti prodotte in F.R.P. sono mediamente 6 … 10 volte più resistenti dell’equivalente in alluminio e da 7 … 11 volte più resistenti dell’equivalente in acciaio, con un peso che è decisamente inferiore.
Fibra di Carbonio
Tamiya ha poi rilasciato parti in fibra di Carbonio, la fibra di Carbonio è una soluzione simile al F.R.P. però è più leggera e offre maggiore rigidezza. Negli anni Tamiya ha sviluppato diverse parti in fibra di Carbonio che sono vendute sia come parte integrante del set sia come accessorio postvendita. Tamiya usa la fibra di Carbonio per costruire telai, supporti per le sospensioni, bracci dello sterzo e altre parti che in comune hanno la loro forma che si sviluppa completamente su un piano, sono oggetti a due dimensioni.
Un telaio in fibra di Carbonio può essere costruito in diversi modi che variano per la disposizione delle fibre. Le fibre possono essere disposte unidirezionale, bidirezionale o in intrecci complessi; in base al tipo di disposizione cambia in modo evidente le proprietà meccaniche. Nella immagine sotto è possibile confrontare il telaio per TA02 in F.R.P. (codice 53166 “4WD TA-02 & FWD F.R.P. Chassis Set”) a sinistra e in fibra di Carbonio (codice 47479 “TA02 Carbon Chassis
Nella immagine sotto è possibile confrontare il telaio per TA03R-S in F.R.P. (codice codice 53387 ”TA03R-S / F-S F.R.P. conversion”) a sinistra e in fibra di Carbonio (codice 53386 “TA-03RS Carbon Chassis Set”) a destra. A parità di sagoma, nel telaio in fibra di Carbonio ci sono maggiori sagomature interne che alleggeriscono il telaio; la resistenza alla torsione del telaio i fibra di Carbonio è la stessa di quella del telaio in F.R.P..
Confrontando le immagini a sinistra per i telai in F.R.P. con quelle a destra per i telai in fibra di Carbonio si nota che:
– il telaio i F.R.P. e in Carbonio hanno la stessa forma di massima che si sviluppa in due dimensioni per la difficoltà ad ottenere forme in tre dimensioni,
– il colore del telaio in F.R.P. è nero e il colore del telaio in fibra di Carbonio è grigio scuro,
– sul telaio in F.R.P. non è riconoscibile sulla superficie andamento delle fibre invece sul telaio in fibra di Carbonio è riconoscibile sulla superficie andamento della trama delle fibre intrecciate.
Concludendo, un pezzo costruito in plastica è più pesante e meno rigido di un equivalente pezzo costruito in F.R.P. che a sua volta è più pesante e meno rigido di un equivalente pezzo costruito in fibra di Carbonio. Però un pezzo in plastica ha un disegno più complesso.
Parti nuove in F.R.P. o in fibra di Carbonio
La maggior parte dei pezzi in materiale composito viene sagomata tagliando un foglio di fibra composita in una pressa. In questo modo è possibile costruire molte parti in contemporanea riducendo i costi, ma il taglio con la pressa è una operazione meccanica che lascia il bordo ruvido. Spesso si forma un leggero scalino a metà dello spessore della piastra. È possibile eliminare questo gradino levigandolo leggermente i bordi con carta abrasiva da 1.500 e poi da 2.000. Terminata questa lavorazione si può sigillare i bordi con cianacrilico che impregna le fibre laterali.
Per completare l’ottimizzazione delle parti nuove in materiale composito, lucidare con pasta abrasiva in modo tale da togliere i residui di colla sulla superficie superiore ed inferiore.
Costruzioni di accessori in fibra di Carbonio per incrementare le prestazioni
E’ possibile utilizzare fogli, tubi, barre a sezione quadrata o circolare di materiale composito (fibra di Carbonio) per costruire parti di ricambio o accessori per incrementare le prestazioni.
Tamiya rilascia nel tempo diversi accessori in F.R.P. o in fibra di Carbonio per incrementare le prestazioni. Se si tratta di piastre per installazione degli ammortizzatori, piastre di rinforzo della scatola degli ingranaggi, piastre porta elettronica e in generale per una qualsiasi parte che sia “piatta” è necessario seguire questa sequenza di operazioni:
– procurarsi un foglio in materiale composito del giusto spessore corrispondente allo stesso spessore del pezzo da replicare,
– ricoprire il foglio in Carbonio con nastro da carrozziere, il nastro deve formare una superficie uniforme dove è possibile con un pennarello marcare la forma del pezzo da replicare,
– usare il pezzo da replicare come sagoma,
– usare un segnetto da ferro per ritagliare la parte cercando di abbondare nelle dimensioni e
– levigare con una lima da ferro i bordi fintantoché non si raggiunge la forma desiderata. Usare lima da ferro piatta per i bordi o angoli ottusi e lima da ferro a sezione circolare per gli angoli acuti.
Questa procedura è realizzabile se e solo se si è in possesso del pezzo da replicare e se i pezzi da replicare sono “piatti”, con altre tecniche è possibile replicare accessori che non siano piastre.
Non siamo nelle condizioni di lavorare la fibra di Carbonio, applicare la resina, asciugare le parti in un forno a vuoto. Per poter replicare delle parti in Carbonio è possibile partire da un pezzo disponibile sul mercato ed adattarlo alla nostra funzione. In commercio è possibile reperire travi di varie sezioni e fogli di varie dimensioni in fibra di Carbonio. La prima operazione è la selezione corretta del pezzo di partenza. Gli accessori per incrementare le prestazioni sono soggetti a notevole stress meccanico quindi scegliere una barra piena o forata cambia il risultato finale e la resistenza del pezzo così ottenuto.
Ad esempio, accessorio numero 53323 descritto come “Carbon Prop Shaft TL01” è l’albero in Carbonio per la trasmissione del moto dalla scatola degli ingranaggi posteriore a quella degli ingranaggi anteriore nel telaio TL-01. E’ un accessorio quasi obbligatorio per incrementare le prestazioni del telaio TL-01 che infatti oggi (2025) è introvabile nuovo. E’ possibile costruire un albero in Carbonio assolutamente equivalente nella forma e nella efficacia meccanica. Anche in questo caso si prende come riferimento albero di trasmissione installato in fabbrica che è metallico. Sequenza di immagini che mostra come costruire albero in Carbonio per telaio TL-01:
– asse in metallo installato in fabbrica ha diametro pari a 5 millimetri, reperire una barra piena a sezione circolare dal diametro di 5 millimetro in fibra di Carbonio. Asse di Carbonio deve essere pieno e non forato altrimenti non offre abbastanza resistenza al momento torcente a cui è sottoposto spezzandosi nel normale uso. Rispetto a un tubo, la barra piena offre una maggior resistenza al momento torcente a cui è sottoposto asse di trasmissione rispetto a un tubo vuoto di pari diametro perché vi è più materiale ad opporsi alla deformazione.
– in almeno in tre punti, unire con nastro adesivo da carrozziere asse in metallo con asse in Carbonio in modo tale che due estremità combacino (vedere foto a destra sotto). Per semplificare le prossime fasi di lavorazione, l’asse di metallo deve avere i due fori per i perni dell’ingranaggio conico perpendicolari all’asse in Carbonio. I fori dell’asse in metallo per i perni dell’ingranaggio conico perpendicolari all’asse in Carbonio sono la guida per la punta da ferro diametro 2 mm,
– usando come guida i due fori presenti nell’asse in metallo, forare le due estremità con un trapano dotato di punta per ferro da 2 millimetri di diametro,
– testare che i perni degli ingranaggi entrino alla perfezione nei due fori; i due perni devono entrare con difficoltà perché la superficie esterna del perno è perfettamente a contatto con quella interna del foro. I perni non si sfilano se non sono forzati spingendoli con un cacciavite,
– posizionare asse in metallo e asse in Carbonio in modo tale che due estremità combacino (vedere le due estremità dell’asse in metallo e dell’asse in Carbonio che sono allo stesso livello, immagine a destra in basso)
– applicare nastro da carrozziere sull’asse in Carbonio in prossimità del punto in cui le due parti hanno la stessa lunghezza,
– marcare con un pennarello il punto esatto dove eseguire il taglio del asse in Carbonio per avere la stessa lunghezza dell’asse in metallo,
– tagliare asse in Carbonio con una seghetta da ferro,
– confrontare asse in Carbonio con asse in metallo, nella foto sotto a destra si vede anche la parte che è rimasta inutilizzata.
Nello stesso modo è possibile costruire anche accessorio 53322 definito come “Hollow Carbon Gear Shaft TL01” che contiene numero due assi da 40 millimetri, un asse da 35 millimetri e un asse da 30 millimetri per la rotazione degli ingranaggi all’interno delle scatole anteriori e posteriori. Questa parte, oggi (2025) è introvabile però offre un ottimo contributo per migliorare le prestazioni perché è molto più leggera rispetto ai quattro assi in metallo installati in fabbrica. Sequenza di immagini che mostra come costruire albero da 40 mm in Carbonio per telaio TL-01:
– i quattro assi in metallo hanno diametro 5 millimetri. E’ possibile costruire i quattro assi partendo da un tubo in fibra di Carbonio con un diametro esterno pari a 5 mm e un diametro interno pari a 3 mm usando le parti standard in metallo come campioni. La selezione del tubo cavo o della barra piena da usare dipende all’applicazione, in questo caso asse degli ingranaggi non è sottoposto a momento torcente, ma alla sola flessione. La resistenza alla flessione è proporzionale al momento di inerzia che, per una massa costante, è maggiore se la massa è distribuita più lontano dal centro: le sollecitazioni maggiori sono concentrate nel punto più lontano dal centro di massa che, in questo caso, è il centro dell’asse.
Quindi in un cilindro, la sollecitazione di flessione raggiunge il valore massimo alla circonferenza del cilindro stesso e per soddisfare un carico che tende a flettere il cilindro si ridurre notevolmente la quantità di materiale necessaria utilizzando un tubo cavo. Un tubo cavo permette di ottenere ulteriormente una riduzione di peso.
– posizionare asse in metallo e tubo in Carbonio in modo tale che due estremità combacino (vedere le due estremità dell’asse in metallo e dell’asse in Carbonio che sono allo stesso livello, immagine a destra in basso)
– applicare nastro da carrozziere sull’asse in Carbonio in prossimità del punto in cui le due parti hanno la stessa lunghezza,
– marcare con un pennarello il punto esatto dove eseguire il taglio del tubo in Carbonio per avere la stessa lunghezza dell’asse in metallo,
– tagliare il tubo in Carbonio con una seghetta da ferro,
– confrontare asse in Carbonio con asse in metallo, nella foto si vede anche la parte che è rimasta inutilizzata che è perfetta per ricavare gli altri tre alberini.
Replicare la stessa sequenza per il secondo albero da 40 mm, per albero da 35 mm e per albero da 25 mm.
Ripristinare parti in F.R.P. o fibra di Carbonio
Una parte in F.R.P. o in Carbonio non può essere riparata, in caso di rottura è necessario provvedere alla sostituzione. E’ possibile ripristinare piastre in F.R.P. e Carbonio che hanno sofferto nel tempo usura ad esempio dovuta all’impatto con detriti del manto stradale che hanno rigato o scalfito la superficie. Se i segni non sono troppo profondi si possono cancellare o mitigare.
Trattare le parti in carbonio con pasta abrasiva per la lucidatura. In questo modo è possibile ridurre la profondità delle righe e rendere lucida le superfici; Tamiya fornisce tre trattamenti diversi che variano per la granulometria della pasta. Applicare in ordine questi prodotti:
– 87068 “Coarse”, la granulometria più grande che serve per lavorare i bordi delle linee più profonde, prima riga immagine a sinistra;
– 87069 “Fine”; la granulometria media che elimina i segni lasciati dalla Coarse, prima riga immagine a destra e
– 87070 “Finish”; la granulometria più fine che rende lucida la superficie seconda riga immagine a sinistra.
Applicare la pasta sulla superficie da trattare ed usare un panno per lucidare la parte con un movimento costante ed ondulatorio fintanto che la pasta scompare.
Se la parte presenta molti tagli profondi, per sostituire il panno è possibile usare un trapano da hobbista completo di accessorio per lucidare: disco di tessuto.
Dopo la lavorazione le parti devono avere un aspetto migliore rispetto a quello di partenza, nel caso presentassero ancora i segni dell’uso che hanno subito, non è possibile fare meglio senza passare a metodi più invasivi. Se questo metodo non ha sortito effetto sperato è necessario utilizzare le maniere forti.
Sequenza che mostra come ripristinare la superficie inferiore di un telaio che ha subito diversi impatti con il fondo stradale procurandosi segni e graffi più o meno profondi:
– lavare le parti con acqua calda e sapone da cucina per evidenziare i segni e togliere sporco – grasso. Nella immagine sotto a sinistra sono mostrate le parti prima del lavaggio con acqua calda e sapone, a destra sono mostrate le parti dopo il lavaggio con acqua calda e sapone.
– ritagliare una striscia di carta abrasiva da 1.000 (è un esempio, ma si può partire da grane più fini o più grosse dipende dalla profondità dei solchi) e posizionarla su un parallelepipedo in legno come da immagine sotto,
– immergere completamente lo strumento così ottenuto nell’acqua,
– bagnare la superficie da trattare,
– agire sulla superficie con movimenti regolari circolari fintanto che la carta non si asciuga. Un segnale che indica il momento di bagnare nuovamente le parti coinvolte è l’attrito tra superficie e carta che aumenta,
– immergere nuovamente nell’acqua la carta abrasiva e iniziare nuovamente il trattamento dal primo passaggio. Se la carta abrasiva perde di efficacia significa che non ha più abbastanza grana superficiale; procedere con la sostituzione del pezzo di carta abrasiva in uso ed iniziare nuovamente il trattamento dal primo passaggio. Se la carta abrasiva non ha più effetto passare alla carta abrasiva con finitura subito adiacente a quella in uso.
Ripetere le operazioni sopra con carta abrasiva da 1.200 (a sinistra nella immagine sotto), poi da 1.500 per concludere con quella da 2.000 (a destra nella immagine sotto).
La scelta della grana con cui iniziare questo procedimento influenza il risultato finale: se è troppo grossa rovina la superficie aumentando il numero delle righe se è troppo fine non elimina le righe più profonde. Per cercare da quale grana iniziare, fare delle prove in un angolo della parte da restaurare.
Terminata la levigatura è necessario restituire alla fibra un trattamento protettivo superficiale che consolida anche la piastra.
Applicare una mano di vernice trasparente poliuretanico (meglio se lucido) sulla superficie appena levigata per proteggerla e dargli aspetto inziale. Il mercato offre vernici monocomponente o bicomponente in bomboletta spray. Per applicare la parte seguire la sequenza di operazioni:
– pulire bene la parte dalla polvere generata dalla carta abrasiva
– mascherare il resto della piastra non trattata con nastro adesivo lasciando scoperta solo la zona riparata
– applicare la vernice con qualche colpetto velocissimo per stendere una prima mano leggera,
– aspettare il tempo indicato sulla bomboletta Spray per poter dare la seconda mano,
– applicare una seconda mano più abbondante sempre dando spruzzatine velocissime,
– se il risultato non soddisfa applicare la terza, quarta, quinta …mano (immagine a sinistra in basso)
– terminato questa fase, lavorare la superficie con carta abrasiva da 2.000 bagnata (immagine a destra in basso) perché lo smalto ha una finitura superficiale troppo lucida rispetto la finitura di fabbrica.
Sotto è possibile osservare il telaio a T e il telaietto anteriore del sistema di sterzo di un telaio Group C. Le parti hanno sofferto il passare del tempo, ci sono diverse righe profonde con molti segni di scalfittura della superficie.
A sinistra sono mostrate le parti prima della lavorazione, mentre a destra sono evidenziate le parti dopo le lavorazioni con carta abrasiva e vernice protettiva. Le differenze del prima e dopo il trattamento sono evidenti; le due parti non sono tornate come appena uscita dalla produzione, ma il trattamento ha migliorato di molto il loro aspetto.
NOTA BENE: lavorare il Carbonio comporta il rilascio di moltissima polvere, prendere tutte le precauzioni possibile perché nuoce alla salute
