Keuze framemateriaal

Er zijn maar weinig onderwerpen in “fietsland” die zo controversieel zijn als de keuze van het framemateriaal. Er zijn trouwens ook weinig onderwerpen waar zoveel onzin over rond wordt gestrooid.

Wij zijn van mening dat een frame een zo hoog mogelijke torsiestijfheid moet hebben. De torsiestijfheid bepaalt hoe goed het voorwiel en het achterwiel in hetzelfde vlak blijven als het frame wordt belast, bijvoorbeeld bij het nemen van een bocht. Een andere belangrijke eigenschap van een frame is de bracketstijfheid. De bracketstijfheid bepaalt hoe ver het bracket mee geeft als je flink op de pedalen gaat staan. In principe geldt hier ook hoe hoger hoe beter, maar boven een bepaalde waarde geeft het bracket niet meer mee en is de bracketstijfheid voldoende.

Fabrikanten als Storck, Scott, Cervelo en (vroeger) Cannondale en Principia zijn ware meesters in het licht en stijf bouwen van een frame, maar een ultralicht goed gebouwd stijf frame zal nooit goedkoop kunnen zijn. Ik lever persoonlijk trouwens graag een beetje gewicht in voor een hogere torsiestijfheid (en en veel lagere prijs). Overigens zijn de carbon frames van de voormalige Gerolsteiner ploeg getest. Deze fietsen komen (heel waarschijnlijk) uit dezelfde mal als de frames die voor de consument beschikbaar zijn, maar ze waren zonder uitzondering 1 a 1 ½ ons zwaarder dan de frames die in de winkel worden aangeboden, maar ook 15 – 20% stijver. Ook de profs leveren kennelijk ook graag een beetje gewicht in voor een hogere stijfheid!

Torsiestijfheid

Hoe hoger de torsiestijfheid hoe betrouwbaarder het stuurgedrag van de fiets wordt. Bij lagere snelheden en een relatief lichte fietser is het allemaal niet zo kritisch, maar als je ooit met > 65 km/uur op een haarspeldbocht af komt ga je een betrouwbaar  en voorspelbaar stuurgedrag wel waarderen. Een slapper frame (i.e. een frame waarbij de wielen minder goed in hetzelfde vlak worden gehouden door het frame) gaat “werken” onder belasting, waardoor het frame zijn eigen bochten gaat rijden in plaats van de bocht die je zelf in gedachten had. Daarnaast is een slap frame erg gevoelig voor “shimmien” op hogere snelheden. Dan komt het frame in een soort trilling waardoor de fiets uiteindelijk onbestuurbaar kan worden. In het algemeen zullen de wat zwaardere (en daarmee vaak de wat goedkopere) frames stijver zijn dan de lichtere frames.

Een torsiestijfheid van zo 80 tot 90 (afhankelijk van je eigen gewicht) kun je wel zien als een minimum voor een fiets met een betrouwbaar stuurkarakter.

Bracketstijfheid

De bracketstijfheid zegt iets over hoe ver een frame bij de trapas uitwijkt onder belasting, vooral bij staan op de pedalen bijvoorbeeld. Bij een slap frame zal de ketting in de voorderailleur aanlopen als je op de pedalen gaat staan. Dit is uiteraard onwenselijk want dat gaat ten koste van de snelheid. In tegenstelling tot de torsiestijfheid die de voorspelbaarheid van het rijgedrag beïnvloedt hoeft de bracketstijfheid niet zo hoog mogelijk te zijn. Boven een bracketstijfheid van pakweg 50 Nm/⁰ (in de metingen van “Fiets”) wijkt een frame niet meer uit en heb je voldoende bracketstijfheid. Iemand van > 95 kg wil mogelijk nog een iets hogere bracketstijfheid, maar dat zal mede afhangen van hoe je fietst.

Meetgegevens

Op de website van het blad Fiets kun je een overzicht downloaden van de gewichten, torsiestijfheden, bracketstijfheden, vorkstijfheden van alle door hen geteste frames. Daar kunnen we erg veel van leren. Hieronder zijn van de meest gebruikte framematerialen een paar representatieve frames genomen met hun meetwaarden.

Tabel 1. Frame eigenschappen (bron website Fiets)

*De waarde T/G (de torsiestijfheid gedeeld door het gewicht) zegt iets over hoe goed een fabrikant in staat is om optimaal gebruik te maken van het gebruikte framemateriaal. Het is immers redelijk eenvoudig om een heel zwaar stijf frame te maken. Het is al moeilijker om een licht slap frame te maken en het is uiteraard nog veel moeilijker om een licht stijf frame te maken. De Cervelo P3 heeft een T/G waarde van 126; dit frame is dus ruim 2 maal zo goed als de Pinarello F4:13 met een T/G waarde van 58.4!

Een typisch titanium frame weegt zeg 1.5 kg (hoewel hierin erg veel spreiding is, zowel naar boven als naar beneden). Titanium frames zijn meestal slap en niet geschikt voor zwaardere rijders, uitzonderingen daargelaten (in dit geval de Airborne comet). Maar een doorsnee (!) aluminium frame levert feitelijk veel betere meetwaarden op (zelfde of lager gewicht en veel stijver). Het grote voordeel van een titanium frame zit in de oppervlakteafwerking: deze is niet nodig. Een titanium frame is ongevoelig voor corrosie. In de paragraaf over comfort kom ik uitgebreider terug op de onverdedigbare stelling dat een titanium frame comfortabeler zou zijn dan een aluminium of een carbon frame.

Een typisch stalen frame weeg ca 2 kg en heeft net als titanium gemiddeld tot lage waarden voor de torsiestijfheid. Pegoretti is een uitzondering, deze bouwer maakt stalen frames met een uitstekende torsiestijfheid, maar wel met gewichten in de buurt van de 2000 gram voor een los frame. Staal kies je omdat je een “rank” frame gewoon mooi vindt. Ook hier geldt dat je dat niet doet vanwege de technische eigenschappen of het comfort.

Een goed gebouwd aluminium frame weegt zo vanaf 1300 gram tot 1700 gram. Zo’n frame levert uitstekende meetwaarden op, is betrouwbaar en heeft een goede levensduur. De (veelal Italiaanse) aluminium frames met heel lage gewichten en torsiestijfheden in de sfeer van de 60 zie je feitelijk helemaal niet meer (en terecht).

Een carbon frame heeft dan ook nauwelijks voordelen t.o.v. een goed aluminium frame. Een carbon frame is een paar ons lichter bij een vergelijkbare stijfheid. Dat gezegd hebbende, de beste frames zijn van carbon. En er komen steeds meer goede carbon frames met een gewicht onder de kilo en die frames worden ook steeds betaalbaarder. De beste frames zijn de Storck Fascenario, de Cervelo P3 en de Scott Addict.  Deze frames hebben uitstekende meetwaarden bij een gewicht van zo’n 750 gram, fantastisch!

Comfort van een racefiets in relatie tot het gebruikte framemateriaal

We worden iedere week wel benaderd door mensen die vinden dat een raceframe niet comfortabel is en dat het gebruikte framemateriaal daar een rol in zou spelen. Hier kunnen we een heel kort antwoord op geven: inderdaad een racefiets is niet comfortabel, het framemateriaal doet er voor het comfort niet toe en als je meer comfort wilt, ga dan met 25 of 28 mm banden rijden waar je 1 a 2 bar minder druk in doet.

Het comfort dat je hebt opeen fiets wordt bepaald door de hoeveelheid veerweg die je hebt van je zadel tot de straat. Dan komen we achtereenvolgens de banden, de wielen, het frame, de achtervork en het zadel tegen. Dus theoretisch heeft het frame ook wat invloed op het comfort echter:

De banden hebben meerdere millimeters veerweg. De wielen wellicht ook nog een millimetertje het frame zelf is een driehoeksconstructie en die worden vooral gebruikt in hijskranen en bruggen etc. omdat dat het de stijfste constructies zijn. Als er in de verticaal beweging in je achterbrug zit is die gebroken! De zadelpen kan in het verticale vlak wat uitwijken onder belasting, ook meerdere millimeters (een dunnere zadelpen levert meetbaar een meer comfortabel frame op). Tenslotte zit er in het zadel nog meerdere millimeters “vering”. Dit betekent dat de paar honderdste mm die het frame bijdraagt er echt niet toe kunnen doen. Sec het gegeven dat je direct voelt dat je band niet hard genoeg als je weg wilt fietsen bevestigt dit beeld, op een full suspension ATB voel je dat niet direct.

Het Duitse blad Tour is het comfort van frames gaan meten. Dit zijn ze gaan doen na uitgebreide discussies intern en op verschillende fora. Een heel leuke test die aan de basis heeft gestaan van de metingen van Tour bestond uit het onherkenbaar maken van ca. 10 fietsen. Alle fietsen werden afgemonteerd met dezelfde groep, wielen, banden en zadel (uiteraard ook met dezelfde bandenspanning). De geteste fietsen waren van staal, staal met carbon achterbrug, titanium, titanium met carbon achterbrug, aluminium, aluminium met carbon achterbrug en carbon. De frames moesten worden beoordeeld op algemene rijeigenschappen, bochtengedrag, gedrag bij aanzetten en comfort. Uit de test bleek heel duidelijk dat het comfort niet beoordeeld kon worden; iedere tester (journalisten en enkele lezers) kwam op een andere “ranking” van het comfort uit. Wat wel heel duidelijk was de beste fiets was de stijfste, de 1 na best de 1 na stijfste!

In onderstaande tabel zijn een aantal meetwaarden van het comfort en de torsiestijfheid van verschillende fietsen samengevat. Een hogere waarde betekent hierbij minder comfort. Bij de meeste frames staat er een gewicht bij en uiteraard het framemateriaal.

Tabel 2. Gemeten comfortwaarden van verschillende frames (Bron div Tour magazines)

Uit de tabel blijkt dat er wel verschillen zijn in de verschillende frames. Typisch is dat de frames die goed scoren meestal dunnere zadelpennen hebben, precies zoals we op grond van bovenstaande mochten verwachten. Verder valt op dat er geen enkele relatie is te vinden tussen de torsiestijfheid van een frame en het comfort! Vaak wordt beweerd dat die relatie er wel zou zijn (deze onzin is maandelijks te lezen in het blad Fiets), maar dit wordt dus op geen enkele manier door deze metingen bevestigd. Dit is ook wel logisch, want hier wordt een ernstige gedachtefout gemaakt: comfort zit in de verticale stijfheid van een frame en torsiestijfheid lateraal. Die twee hebben bij een fietsframe maar beperkt met elkaar te maken. Een blik op de tabel laat bijvoorbeeld zien dat de Willier Le Roi verreweg het slapste frame in de tabel is en tevens een van de minst comfortabele. De Storck Fascenario daarentegen, is een van de stijfste frames in de test en tegelijkertijd een van de meest comfortabele (en tevens de lichtste).

De ranges die er zijn in gemeten comfort voor de verschillende frame materialen overlappen elkaar volledig. Het is zeker niet zo dat titanium het op dit punt beter doet dan carbon of aluminium. Wat door deze tabel wel volledig wordt bevestigd is dat titanium frames door de bank genomen geen betrouwbaar rijgedrag opleveren (erg lage torsiestijfheden) en op het gebied van gewicht in de meeste gevallen slechter scoren dan aluminium. Helaas zat er maar 1 stalen frame in de verschillende testen (de Radon) dit is een klassiek gebouwd stalen frame dus wel representatief, dit frame scoort op gebied van stijfheid matig tot slecht en voor het comfort niet beter dan de andere materialen.

Houdbaarheid van een frame

We horen nogal eens dat frames van titanium of staal een veel langere levensduur zouden hebben dan aluminium frames, vanwege het vermoeidheidsgedrag van de verschillende materialen. Daar is op zich iets voor te zeggen, maar in de praktijk zie je dat niet terug: er was vroeger (zeg 20 jaar geleden toen iedereen in het peloton op staal rond reed) veel meer framebreuk dan 10 jaar geleden toen iedereen in het peloton op aluminium rond reed. Titanium scoorde in een breuktest van Tour trouwens niet beter dan aluminium of staal (neem ook eens een kijkje op de site van EFBE in Duitsland). Bij alle materialen is het vakmanschap van de bouwer bepalend voor het risico op breuk. Ook een titanium frame zal gegarandeerd breken als er niet heel secuur wordt gewerkt bij het lassen, zoals werd bevestigd door de breuktest in het blad Tour.

Concluderend

Technisch scoren goed gebouwde carbon frames het best, een laag gewicht bij een goede torsiestijfheid. Maar het kan ook anders, een frame als de Willier Le Roi is technisch uitgesproken slecht. Het is niet extreem licht, wel extreem slap en daarnaast is het een van de minst comfortabele frames die überhaupt zijn getest.  Aluminium frames zijn een paar ons zwaarder bij een vergelijkbare stijfheid. Titanium of stalen frames zijn gevoelig zwaarder en bij uitzondering voldoende stijf om een betrouwbaar stuurgedrag op te leveren. Op het gebied van comfort scoort titanium (of staal) niet beter dan aluminium of carbon.

Een goed gebouwd aluminium frame van pakweg 1500 gram is volstrekt betrouwbaar, heeft uitstekende rij eigenschappen is heeft een uitstekende prijs/kwaliteit verhouding. Een carbon frame is een paar ons lichter maar is al gauw E 400 a 500,= duurder.