Info & proces

Wil je meer te weten komen waarom hout zo’n mooi materiaal is voor een fiets, hoe we het hebben getest of ben je benieuwd hoe het productieproces eruit ziet?

Voordelen hout

Het lijkt misschien vanzelfsprekend dat een fiets van aluminium, carbon, staal of zelfs titanium is. Maar het zal mensen misschien verbazen hoe geschikt hout eigenlijk is als basis voor jouw fiets!

Testen

Een fiets afleveren die jaren meegaat? Dat is niet een bezigheid die je even tussendoor doet bij de ontwikkeling. Om een product op de juiste manier te construeren zijn een aantal ingrediënten nodig: technische kennis, ervaring, aanpassen en testen.

Proces

Voordat deze houten fiets daadwerkelijk op de markt kan komen zijn er heel wat trajecten die gepasseerd zijn. Te beginnen met het idee, het tekenen, materialen kiezen, produceren, testen, aanpassen, etc.

Veelgestelde vragen

Heb je nog andere vragen die je hier niet kunt terugvinden. Ga dan naar onze pagina waar vragen staan die ons vaker worden gesteld.

Voordelen hout

Het lijkt misschien vanzelfsprekend dat een fiets van aluminium, carbon, staal of zelfs titanium is. Maar het zal mensen misschien verbazen hoe geschikt hout eigenlijk is als basis voor jouw fiets!

Trillingsdempende werking

In vergelijking met carbon (en aluminium) heeft hout de eigenschap om de vibraties verder te beperken. Racefietsen hebben normaliter een vaste, niet verende voorvork. Daarom is het een groot voordeel dat het materiaal ingezet kan worden als medium om de trillingen te dempen. Deze ontstaan bij het contact met het wegdek en zullen via de wielen, vork en/of frame doorwerken naar de bestuurder. Maar omdat het frame dus het medium is zullen de vibraties gedurende de weg naar de gebruiker in intensiteit afnemen.

De 'looks'

Natuurlijk voor het uiterlijk. In het huidige straatbeeld kom je nog niet vaak een houten fiets tegen. Elke fiets is uniek en heeft de natuurlijke uitstraling van het oorspronkelijk materiaal.

De sterkte

Zonder te hoeven inleveren op een hoog gewicht kan een gelijke sterkte gerealiseerd worden als dat het geval is bij de gebruikelijke fietsen die op de markt zijn.

Om dit verder te verduidelijken zal dit kort toegelicht worden, mede met behulp van visueel beeld.

Allereerst even de verschillende waarden van de verschillende materialen om een referentie te hebben. Belangrijk zijn onder andere de treksterkte, soortelijke massa en elasticiteitsmodulus.

	Hout (essen)¹	Aluminium (7005 T6)²	Carbon fiber³
Treksterkte (N/mm²)	145	350	600
Soortelijke massa (kg/m3)	0.7	2.78	1.6
Elasticiteitsmodulus (N/mm²)	12500	72000	70000

Als je de treksterkte zo ziet lijkt het dat hout zwak is. Als je twee buizen zou nemen met een wanddikte van 1 mm zou dat ook zo zijn. Maar het verschil daarin zit erin dat de houten buis in dat geval veel lichter is. Dat betekend om aan hetzelfde gewicht te komen kan de wanddikte bij een houten buis verveelvoudigd worden. Dan heeft de houten buis een grotere wanddikte terwijl het gewicht gelijk zal zijn bij een bepaalde toename.

Buis 30×1 met lengte 500 mm van het materiaal aluminium 7075 T6 heeft een gewicht van 126 gram.

Om aan een nagenoeg gelijk gewicht te komen bij essenhout kunnen we de wanddikte van 1 mm naar 4.5mm.

Indien we dit omzetten naar een simulatie met deze waarden komt dit uit op onderstaande. Hierbij is een simulatie gemaakt bij de buizen met eerder genoemde formaten voor de specifieke materialen en een kracht van 250N (ongeveer 25kg) verdeeld geplaatst op één zijdelijk uiteinde van 100mm terwijl het andere einde gefixeerd is.

Spanning die optreed in de rode gebieden aan het uiteinde zijn ongeveer 58.7 N/mm² tegenover een toelaatbare (breekgrens) spanning van 145 N/mm².

De verplaatsing in het rode gebied ten opzichte van de oorspronkelijke plaats is ongeveer 23,6 mm.

Nu gaan we dit afzetten tegenover aluminium 7075 T6 met een wanddikte van 1 mm en dus een nagenoeg gelijk gewicht in een verder identieke opstelling.

Bij de aluminium buis treed een spanning op van 189 N/mm² tegenover een maximaal toegestane spanning (breekgrens) van 350 N/mm².

De optredende verplaatsing op het uiteinde is ongeveer 12.9 mm en daarmee wel behoorlijk minder dan bij een dikkere houten buis. Dit zegt iets over de stijfheid. Echter kan wel een gelijke stijfheid behaald worden door de dimensies van de houten buis te veranderen (met behoud van het gewicht).

Laten we een buis nemen met diameter 40 mm en wanddikte 3.1 mm.

Zie hier dat de vervorming dan slechts 11.6 mm is (ook de spanning gaat omlaag naar 38.4 N/mm²). Daarmee is de vervorming minder dan bij de 30×1 aluminium buis.

Concluderend kan er dus gesteld worden dat de sterkte nagenoeg gelijk kan zijn mits er de juiste wanddikte wordt toegepast zonder hiermee in te leveren op het gewicht in vergelijking met een aluminium fiets. De gelijke stijfheid kan ook gehaald worden met eenzelfde gewicht fiets maar hier dient wel rekening gehouden te worden met de doorsnede van de buizen.

Deze toelichting dient enkel als voorbeeld en wij zijn niet verantwoordelijk voor eventuele onjuistheden.

Bronnen:
1 Hout
2 Aluminium
3 Carbon fiber

Testen

ISO 4210-6:2023

4.1 Impact test: falling mass

Voldaan

4.2 Impact test: falling frame

Voldaan

4.3 Fatique test: pedalling forces

Voldaan

4.4 Fatique test: horizontal forces

Voldaan

4.5 Fatique test: Vertical force

Voldaan

Zo ging dat testen

Hier zie je hoe de fiets op enkele willekeurige momenten zich tijdens de test verhoudt. De testen samen simuleren 10 jaar goed gebruik.

Dit hebben we nog meer gedaan

Trial and error

Je wilt dat de eerste fiets direct goed is. Ontwikkeling kost vaak meer tijd dan van te voren gedacht wordt. Om een fiets op professioneel niveau te produceren worden er op vele vlakken voorwaarden gesteld. In de praktijk wil dit vooral zeggen dat er verschillende prototypes gemaakt worden om het product tot het hoogste niveau te tillen.

Het materiaal leren kennen

Hout is best wel een bijzonder materiaal. Het is natuurlijk en de kern van de structuur blijft tijdens de bewerking in tact. Veel fietsframes worden gemaakt van Aluminium. Een isotroop materiaal. Hout is een anisotroop. Een materiaal wat in technisch opzicht niet in elke richting gelijke sterkte heeft. Voor een goede constructie moet hier rekening mee gehouden worden in het ontwerp. Waar gebruik je het hout op welke manier?

Over de kasseien

Laten we eerlijk zijn, rijden over de kasseien is voor géén een racefiets écht goed. En leuk is het natuurlijk ook niet (daar is niet iedereen het over eens). Wel is het zo ontzettend ruw dat het goed is om te weten hoe een fiets daar op reageert in verschillende opzichten.

Endurance trip naar Oostenrijk

Alvorens de fiets een officiele ISO test te laten ondergaan was het een grote test om de fiets verschillende omgevingen en wegen te laten beproeven.

Proces

Hoe komt een houten frame tot realisatie?

Alles begint met een idee wat fysiek wordt door er een ontwerp van te maken. Een ontwerp kan middels een schets op papier gezet worden maar krijgt pas echt vorm als dit een 3D/CAD model wordt. Op de computer zal het model dus al visueel zichtbaar worden. Van een ruwe vorm naar de detaillering waar nauwkeurig rekening wordt gehouden met de plaatsing van schakelwerk (derailleurs, trapas), wielen, en de maat van het frame zelf.

Als alles dan klopt zal het opgedeeld worden in verschillende losse delen die later allemaal met elkaar verlijmd kunnen worden tot een volledige houten racefiets. Hierdoor kan er ook rekening worden gehouden met de binnenkant van het frame om hier hout weg te snijden zodat er een holle binnenzijde tot stand komt om het gewicht te reduceren.

Deze gezamenlijke delen worden vervolgens weer samen ingedeeld dat deze zo efficiënt mogelijk uit een houten paneel gefreesd kunnen worden. Hiervan wordt een programma geschreven die vervolgens in de CNC-freesmachine geladen kan worden. Allemaal nog met de computer tot zo ver.

Daarna gaan we zo verder...

Frezen van alle verschillende delen

Dit programma kan worden geladen op de CNC-freesmachine, het houten paneel zal worden opgespannen en de juiste frees wordt gemonteerd. Dan kan het programma gestart worden en afhankelijk van de grootte en hoeveelheid onderdelen zal de machine de juiste vorm realiseren zoals dit 3D model ook op de computer zichtbaar was. Voor de detaillering zijn er meestal meerdere programma’s met verschillende frezen per model.

Verlijming van alle onderdelen

Alle onderdelen worden nog behandeld zodat alles mooi in elkaar past voordat het verlijmd wordt. Indien alles dan mooi past wordt de binnenzijde met een epoxycoating bedekt om het hout te weren van vocht. Na het uitharden worden de onderdelen middels een epoxylijm uiteindelijk tot één geheel verlijmd. Óók de aluminium delen worden met dit proces geïntegreerd zodat ook onder andere de trapascups, balhoofdlagers, zadelpen gemonteerd kunnen worden.