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Tout au long de l’histoire de la bicyclette, la question du matériau du cadre a été centrale, puisqu’il détermine pour beaucoup le rendu final du produit et ses caractéristiques : son poids, son comportement, son confort, sa solidité, sa durabilité…
Dans son histoire récente, le vélo a connu une évolution majeure grâce au carbone, qui est aujourd’hui le matériau privilégié par les fabricants pour concevoir des machines au top de la performance. Mais le carbone n’a pas supplanté les matériaux traditionnels comme l’acier ou l’aluminium, qui demeurent les plus populaires pour des pratiques de pur loisir ! Nous vous proposons ici une revue de détails de ces différents matériaux, pour présenter leurs caractéristiques propres, et mieux comprendre leur incidence sur les aptitudes d’un vélo.
L’acier est un matériau qui fait partie de l’histoire du cycle, dans lequel étaient conçus les premiers vélos dédiés à la compétition cycliste sur route !
Très robuste, l’acier est encore loué pour ses nombreuses qualités, adaptées à la pratique du vélo : il est plutôt facile à travailler ou à réparer, et dispose surtout d’une souplesse naturelle lui permettant de bien absorber les vibrations de la route. Le poids et la sensibilité à la corrosion sont les points négatifs de ce matériau.
Aujourd’hui, certaines marques se sont spécialisées dans la conception de cadres en acier plus haut de gamme, en particulier pour faire des vélos urbains aux accents vintage ou des gravel bikes. Plusieurs types d’aciers peuvent être utilisés, les populaires aciers Reynolds et Columbus pouvant être considérés comme des matériau historiques.
L’acier hi-ten et l’acier chromoly sont aussi très prisés pour la conception de cadres robustes pour le BMX.
Avant l’avènement du carbone dans les années 2000, l’aluminium a longtemps été le matériau roi pour la fabrication de cadres légers et performants.
Plus léger et plus rigide que l’acier, il se travaille et se soude aussi plus facilement. Pouvant être produit massivement, il permet de concevoir des vélos abordables situés en entrée ou milieu de gamme. Il reste cependant plus soumis à la fatigue et à la déformation que les autres matériaux sur le long terme, en cas d’utilisation intensive.
Aujourd’hui, l’aluminium est utilisé sur les vélos de route et les VTT les plus abordables, ce qui en fait un matériau prisé pour des pratiques de pur loisir.
Certaines marques, comme Cannondale, sont fortes d’un grand savoir-faire en terme d’alliages, d’usinage et formage des tubes, ce qui leur permet d’obtenir des cadres très légers, performants et relativement confortables pour des budgets modérés.
Travaillé très tôt par les professionnels du cycle, le carbone a connu son avènement dans les années 2000, quand il a supplanté l’aluminium pour la conception de cadres ultralégers destinés à la compétition.
Léger et rigide, le carbone possède toutes les qualités indispensables pour faire un vélo performant, agile et dynamique. Il reste plus onéreux que l’aluminium, et plus exposé au risque de casse en cas de gros choc.
Le carbone est un matériau très technique, qui offre de nombreuses possibilités aux fabricants pour concevoir des modèles sophistiqués. Il est composé de fibres de kevlar liées par des résines, avant d’être mis en cuisson à 1500 ou 2500°C.
Les fibres de carbone sont plus ou moins rigides/souples en fonction de leur module d’élasticité : une fibre à haut module (cuisson 2500°C) sera plus rigide qu’une autre plus élastique – qui est plus souple et donc confortable – mais elle s’expose aussi davantage à la rupture.
Le savant usage du carbone pour construire des cadres de vélo consiste donc à utiliser ces différentes types de fibres et des manières de tissage particulières (3K, 12K, UD…) et orientées pour ajuster le degré de rigidité et de souplesse sur les différentes sections du cadre, pour qu’il soit plus confortable aux endroits nécessaires et plus rigides par ailleurs.
À ce jour, son recyclage reste encore complexe.
Moins répandu que les matériaux précédents, le titane peut aussi être utilisé pour la conception de cadres de vélos.
En fait, il a toutes les qualités requises pour fournir des vélos légers, confortables et très endurants, plus efficaces encore que les modèles en carbone, tout en étant plus solides.
Largement utilisé dans l’industrie aéronautique, ce matériau est plus rare et plus dur à travailler, ce ce qui le rend onéreux et luxueux. Il requiert des modes de fabrication très spécifiques, et seules quelques marques l’investissent.
