Carbon op superbikes
Carbon staat bekend als een extreem licht, maar voor dragende constructies op motorfietsen lastig te gebruiken materiaal. Is dat met de komst van de nieuwe BMW HP4 Race en de Ducati Superleggera ineens anders?
De presentatie van de BMW HP4 Race was afgelopen november misschien wel een van de grootste verrassingen van de EICMA in Milaan. Waar de goed geïnformeerde vakpers al voor de EICMA op de hoogte was van het feit dat de tegelijkertijd gepresenteerde 1299 Superleggera met zijn carbon frame en swingarm de eerste productie-motorfiets met een carbon chassis zou zijn, wisten ze bij BMW de HP4 Race volledig onder de radar te houden. En ook na de presentatie lieten ze bij BMW, afgezien van de projectnaam, niets los over deze machine. Verbazing alom dus over deze gitzwarte motorfiets, waarvan de basis onmiskenbaar van de S1000RR stamt. Maar het frame slokte meteen alle aandacht op.
Een frame compleet van carbon? Kan dat? Wie herinnert zich niet dat Ducati in de MotoGP de bietenbrug op ging met de extreem stijve carbon-monocoque van Valentino Rossi’s Desmosedici? En nu bouwen de Italianen een productiefiets met het zwarte en lichte luxemateriaal. “Wij maken het voorste gedeelte van het frame voor Ducati”, vertelt Karsten Jerschke, baas van de 3C-Carbon Group, die van de Formule 1 tot de lucht- en ruimtevaart veel klanten voorziet van hoogwaardige carbonoplossingen. “Met de juiste knowhow is het absoluut mogelijk om de flexibiliteit van een carbon-frameonderdeel te beïnvloeden. In de Formule 1 worden bijvoorbeeld carbon vleugels gebruikt, die je dusdanig nauwkeurig kunt berekenen en construeren, dat ze bij een bepaalde snelheid naar wens in een bepaalde richting kunnen buigen”, gaat deze expert verder, die als eigenaar van Horex inmiddels ook zelf als motorconstructeur met veel passie carbon in frameconstructies verwerkt.
“De productie van een carbon frame vergt naast veel ervaring met de bewerking en verwerking van de carbonvezels, het lijmproces en de keuze van de juiste productiemethode een haast oneindige hoeveelheid berekeningen en testen, waarvoor je ook weer eerst de bijpassende soft- en hardware moet hebben”, aldus Jerschke. “Door de hoge belasting van de onderdelen mag er niets verkeerd gaan – we hebben het in dit geval immers niet over een carbon stroomlijn of een spoiler. Dat staat nog even volledig los van het feit dat de hoogwaardige vezels, die nodig zijn voor de productie van een delicaat onderdeel als een veilig en verantwoord carbon frame, niet eenvoudig te fabriceren zijn en dus ook niet op iedere straathoek te koop zijn.”
Over het 2012-Ducati-MotoGP-team doet het gerucht de ronde dat het de fabrikant van de carbon stroomlijn het frame van de Desmosedici in de hand had gedrukt met het verzoek er een carbon-variant van te bouwen. Dat zou zijn gebeurd zonder de zojuist door Jerschke aangehaalde vakkennis – met het bekende resultaat als gevolg. Inmiddels weten we dus dat 3C Carbon daarmee vergeleken enorm veel tijd en energie in de berekening, ontwikkeling en fabricage stopt, waardoor het onderdeel in de Superleggera veilig functioneert. Maar vergeleken met de BMW is dat bewuste onderdeel beduidend kleiner.
Waarom er nu überhaupt frames met het bewerkelijke carbon worden gemaakt, ligt voor de hand. Met het relatief kleine onderdeel van 3C Carbon wordt op de Superleggera liefst 1,7 kilo gewicht bespaard vergeleken met de standaard Panigale. Als het twaalf kilo wegende aluminium gietframe van de S1000RR wordt vervangen door een carbon-constructie, kan BMW het totale gewicht van de machine gigantisch omlaag brengen. De voordelen die dat oplevert voor wat betreft handling en acceleratie- en vertragingswaarden laten zich raden, zeker als je weet dat carbon bij een vergelijkbare constructiegrootte vergeleken met aluminium volgens de experts een gewichtsbesparing van 38 tot 50 procent kan opleveren.
Bij een brugframe kan dat door de complexiteit van de constructie, waarbij er verschillende krachten inwerken op de motorsteunen, het balhoofd, de profieldelen of op het scharnierpunt van de swingarm, nog wat verschuiven. Maar acht kilo totaalgewicht als voorzichtige schatting voor het BMW-frame laten geen misverstand over de bedoeling bestaan. Bij de huidige generatie superbikes is de grens voor wat betreft gewichtsbesparing op onderdelen als motorblok en periferiedelen inmiddels wel zo’n beetje bereikt. En dus blijven het frame, de swingarm en de wielen over in de jacht op de kilo’s en grammen.
Toch stelt de constructie van BMW veel hogere eisen aan de carbon-techniek dan de Superleggera. Waar de Ducati-constructie een monocoque is, dat het volledig dragende motorblok met het balhoofd verbindt en zich daardoor voor het motorblok bevindt, omsluit het BMW-frame de viercilinder namelijk nagenoeg volledig. Daardoor wordt de constructie als geheel thermisch ook veel zwaarder belast. Carbon heeft daar meer moeite mee dan een aluminium constructie. Dat is niet alleen van invloed op de levensduur en daardoor ook op de veiligheid, maar ook op de rijeigenschappen onder wisselende omstandigheden.
Niet in de laatste plaats daardoor waren er op de EICMA in Milaan wat sceptische geluiden te horen, die het zwijgen van BMW over het HP4-prototype zouden verklaren als zijnde dat het frame nep zou zijn en niet meer dan een met carbon overtrokken aluminium frame. Controleren kunnen we dat natuurlijk niet, maar door het door BMW aangeleverde beeldmateriaal extreem uit te vergroten, kunnen we het frame wel een stuk beter bekijken (zie ook de foto boven). Daarbij is ons een aantal zaken opgevallen, die de theorie dat het een nepframe zou betreffen en niets meer dan een marketingactie tegen de Ducati Superleggera tegenspreken.
Op een aantal plekken is het HP4-frame CNC bewerkt, zo zijn er op verschillende punten gaten in het meerlagige carbonlaminaat gemaakt. Dat spreekt al evenzeer tegen de genoemde theorie als de voor een carbonconstructie kenmerkende draadbus-inserts, die met name bij het scharnierpunt van de swingarm goed te herkennen zijn. Ook de kwaliteit van de hoeken in het carbon wijst er op dat er hier meer aan de hand is dan een paar lagen carbon over het frame van een S1000RR.
Dat dit HP4-frame daarom al gebruiksklaar is, is hiermee echter nog niet gezegd. Zo moet het voorlopige zwijgen van BMW ook worden geïnterpreteerd. De in Milaan getoonde machine is een proefballon, waar nog flink aan wordt doorontwikkeld. In het voorjaar zal BMW met meer informatie rond het project komen, als we projectleider Christian Gonschor mogen geloven. Hopelijk horen we dan dat deze BMW HP4 Race een model voor de toekomst is, waarvan ook een aantal in serieproductie gaat en de superbike daarmee constructief gezien in een nieuw tijdperk belandt.
Tot die tijd moet er nog het een en ander worden opgehelderd. We weten van een BMW-patent uit 2013 dat je na een valpartij bijzonder voorzichtig moet zijn met een carbon chassis. Aan een metalen frame zijn eventuele beschadigingen en vervormingen dan vaak beter zichtbaar dan aan een frame van carbon. Haarscheurtjes zijn bijvoorbeeld veel lastiger te vinden. In het bewuste patent wordt om die reden het gebruik van uitwisselbare en gescheiden aangebrachte stroken carbon aangehaald. Of daar bij het HP4-frame al dan niet rekening mee is gehouden, blijft er waarschijnlijk nog veel te ontwikkelen over voor we een dergelijk frame op standaard motorfietsen gaan zien. “Een ding is zeker”, besluit Karsten Jerschke van 3C Carbon, “door de enorme complexiteit van zo’n frame zullen dergelijke motoren ook op de langere termijn niet bepaald koopjes worden.” De 80.000 euro die voor een Superleggera moet worden betaald, onderschrijft dat, en ook de uiteindelijke uitvoering van de HP4 zal die kant wel op gaan.
