Vanteet – alumiinia vai hiilikuitua?

On tullut aika hankkia uudet kiekot ja vanteiden valinta mietityttää. Ovatko hiilikuituvanteet hintansa arvoinen satsaus ja mitä etuja korkeampaa hintaa vastaan saa? Entä onko alumiinivanteilla edelleen ansaittu paikkansa ja missä tilanteissa?

Lue pidemmälle saadaksesi (lähes tyhjentävän) vastauksen kaikkiin näihin kysymyksiin!

Laaja vaatimuslista

Maastoajoon suunnitelluille vanteille kohdistuu laaja vaatimusten lista. Hyvän vanteen tulisi täyttää seuraavat kriteerit ainakin kohtuullisella tasolla:

  • Jäykkä rakenne
  • Iskunkestävyys
  • Käyttötarkoitukseen sopiva mitoitus, muun muassa sisäleveyden osalta.
  • Kohtuullinen paino
  • Hallittu vauriomoodi
  • Kilpailukykyinen hinta

Toisin sanottuna, täydellinen vanne olisi lujuus-painosuhteeltaan erinomainen, sopivan jäykkä halutuissa suunnissa, ei rikkoutuisi lainkaan tai jos niin käy, tapahtuma olisi hallittu. Lisäksi hinnan tulisi olla mahdollisimman edullinen. Arvatenkin tällaista yhdistelmää ei ole olemassa ja valinnassa on tyytyminen jonkinasteiseen kompromissiin. 

Materiaaliominaisuudet

Ennen kuin lähdetään väittelyyn, että kumpi on parempi materiaali, hiilikuitu vai alumiini ja kenties nimenomaan vannemateriaaliksi sovellettuna, on hyvä katsoa materiaaliominaisuuksia yleisellä tasolla. Luonnollisesti vanteissa käytettävät materiaaliseokset vaihtelevat laajalla skaalalla, niin alumiiniseosten kuin eri hiilikuitutyyppien käytön suhteen. Korkealuokkaisia alumiinivanteita valmistetaan esimerkiksi 6061- ja 6069-sarjojen alumiinista. Lujia 7000-sarjan alumiiniseoksia käytetään vanteissa vain vähän tai ei laisinkaan. Seuraavaa listaa voikin ajatella siis yleistyksenä.

 Alumiini (6000-sarja)Hiilikuitu
Tiheys2,7 g/cm31,79 g/cm3
Myötölujuus270 MPa 
Murtolujuus310 MPa5407 MPa
Youngin moduli70 GPa400-600 GPa
Lujuus-painosuhde115 MPa/g/cm33026 MPa/g/cm3
Venymä rikkoutuessa12 %1,8-2,1 %
ValmistusprosessiHyvin hallittu, edullinenMonivaiheinen ja usein monimutkainen, tarkka laadunvalvonta haastavaa
HintaEdullinenKorkea tai keskikorkea

Oheisen taulukon valmistusprosessiin liittyviä huomioita on hyvä tarkentaa. Alumiinivanteiden valmistus tapahtuu tyypillisesti tuottamalla halutun vanteen muotoista alumiiniprofiilia, joka muokataan pyöreäksi vanteen muotoon. Liitoskohta toteutetaan niiteillä tai hitsaamalla ja lopuksi porataan pinnanreiät ja tehdään muut tarpeelliset työvaiheet, kuten pintakäsittely – yksinkertaistettuna.

Hiilikuituvanteiden ja hiilikuidun valmistukseen ylipäätään sisältyy huomattavasti suurempi määrä työvaiheita, jotka ovat lisäksi vaativampia. Tarkat muodot – jollainen vanne on – vaatii teräksestä tai alumiinista valmistetun muotin, johon hiilikuitupalat asetetaan. Prepreg-materiaalissa, jotka vaativat säilytystä pakastimessa varastoinnin ajan, sidosaineena käytettävä hartsi on materiaalissa valmiina, kun taas muissa yleisesti käytetyissä laaduissa se lisätään korkeaa lämpötilaa edellyttävässä laminointivaiheessa. Laminoinnin ajan rakenne pitää tiivistää mahdollisimman hyvin tyhjiöiden tai ilmakuplien välttämiseksi, jotka luonnollisesti heikentävät rakennetta. Vaativan valmistuksesta ja laaduntarkkailusta tekevät, että näiden epäjatkuvuuskohtien löytäminen ja toteaminen voi olla hyvin haastavaa tai niin kallista tai aikaa vievää, ettei sitä tehdä tarpeellisella yksityiskohtaisuuden asteella. Tästä johtuen nimettömät ”itävalmisteiset vanteet” ovat tietyllä tapaa kuin kinder-muna – sisällöstä ei voi tietää ennen kuin sisälle on päässyt kurkistamaan.

Jo valmistukseen liittyvien aspektien johdosta käy selväksi, että miksi hiilikuituvanteet – ja myös muut komponentit – ovat yleisesti alumiinista valmistettuja sisariaan kalliimpia. Tämän lisäksi tulee vielä ero raakamateriaalin hinnassa, joka siirtyy luonnollisesti suoraan lopputuotteen hintaan.

Plussat ja miinukset

Materiaali ja sen mukana tuomat ominaisuudet ovat yksi seikka. Toinen ja enemmän merkitsevä on, että miten materiaalia pystytään käyttämään niin, että siitä saadaan parhaat puolet irti. Suunnittelu, toteutus, materiaali – tämä on hiearkkia, joka tulisi pitää mielessä päällimmäisenä mutkia oikovan yleistämisen sijaan. 

Materiaaliominaisuuksien taulukosta on poimittavissa muun muassa seuraavat huomiot: 

  • Hiilikuitu on alumiinia monin kerroin lujempaa ja jäykempää. 
  • Alumiini on noin kolmanneksen hiilikuitua tiheämpää. 
  • Hiilikuidulle on ominaista hauras vauriokäytös, josta viestii vain noin 2 % suuruinen venymä ennen rikkoutumista. Kaikki on siis hyvin, kunnes ei yhtäkkiä enää olekaan. 

Painonsäästö on tyypillisesti luettu hiilikuituvanteiden eduksi. Näin onkin, kun tavoitellaan äärimmäistä keveyttä, mutta vaativaan käyttöön kuten dh-, bike park-, enduro- tai sähköpyöräajoon suunnatut mallit painavat saman verran tai ainakin lähelle kuin vastaavat alumiinimallit. 

Jäykkyys on puolestaan ominaisuus, jossa hiilikuitu vie voiton kirkkaasti ja vieläpä tavalla, joka kääntyy käytäntöön. Jäykkyytensä ansiosta hiilikuituvanne pysyy paremmin suorana, mikä on hyvin tervetullut asia. Lisäksi hiilikuituvanteella rakennettu kiekko voi säilyttää pinnojen jännityksen mahdollisesti paremmin, sillä jäykkä vanne johtaa pienempään lukumäärään tilanteita, joissa pinnan jännitys putoaisi 0-arvoon, mikä antaisi samalla nippelille mahdollisuuden kiertyä auki. Nämä seikat eivät kuitenkaan poista säännöllisen huoltorihtauksen tarvetta, jos kiekolta haluaa pisimmän mahdollisen käyttöiän. Hiilikuituvanne sietää kuitenkin paremmin pinnojen jännitysvaihtelua, säilyttäen samalla suoruuden tai ainakin ilman suurempia heittoja.

Toinen hiilikuituvanteiden tuntuva etu on, että se säilyttää alkuperäisen muotonsa. Toisin sanoen, muoto johon laminointi on alkujaan tehty, säilyy erittäin hyvin. Toinen vaihtoehto on, että rakenne on totaalisen rikki. Vanteen lommoutumista, mitä voi tapahtua alumiinivanteilla toisinaan ärsyttävän helposti, ei toisin sanoen pitäisi hiilikuituvanteella tulla eteen. Lommoutumisen ja samalla rikkoutumisen vastustamiskyky liittyy vahvasti Iskunkestävyyteen – ominaisuus, joka ei ole ollut tyypillisesti hiilikuidun vahvuuksia. Valmistustekniikat ja materiaalit ovat kuitenkin kehittyneet niin, että uusimpien vannemallien mainostetaan olevan hyvin suoria kolhuja kestäviä joko reilun materiaalin käytön tai kokonaan uuden materiaalitekniikan muodossa, kuten on esimerkiksi Fusion Fiber TM -vanteissa ja kanadalaisen We Are One Compositen uudessa Convergence-mallissa.

Viimeisenä on hinta. Yhden korkealuokkaisen hiilikuituvanteen hinnalla voi saada 4-6 laadukasta alumiinivannetta. Ero on merkittävä ja suuruusluokkaa, jota ei voi jättää ostopäätöksessä huomiotta. Toisaalta vaakakupissa painaa myös joidenkin korkealuokkaisten vanneoptioiden mukana tuleva takuulupaus. Parhaimmillaan hiilikuituvanteille luvataan elinikäinen takuu ja tältä pohjalta ainakin teoriassa kerran tehty investointi voi tuoda kiekot melkeinpä eliniäksi. Jos ja kun takuuehtoja pitää soveltaa käytännössä, vaihtotyöstä aiheutuvien kulujen kattaminen on valmistajakohtaista. 

Entä ajomukavuus?

Ajomukavuus ja kiekkojen jousto ovat aihepiirinä kaikkea muuta kuin yksinkertainen, eikä asiaa tee helpommaksi, että siihen liittyy suuri määrä harhaluuloja tai muuten (suurelta osin) perusteettomia uskomuksia. Tietyllä vanteella kasatun kiekon voidaan sanoa olevan ”kova” ajettava, kun taas toista voidaan luonnehtia joustavammaksi ja ajomukauuvdeltaan paremmaksi. Kiekko on esijännitetty rakenne ja sen johdosta rakenteeltaan hyvin jäykkä, etenkin radiaali- eli säteittäissuunnassa. Radiaalisuunnan jouston suuruusluokka on maastoajoa kestävällä kiekolla korkeintaankin nimellinen, minkä johdosta ajomukavuuden lisäyksen tavoittelu tätä ominaisuutta lisäämällä on suurella todennäköisyydellä hukkaan heitettyä aikaa.

Roger Musson kirjoittaa asiasta seuraavasti erinomaisessa Professional Guide to Wheel Building -kirjassaan.

Carbon fibre rims are very rigid especially when compared to aluminium rims, but they do not result in a harsh ride, they may feel different when riding but it’s down to the added lateral stiffness which affects the ride characteristics. NOX Composites who make carbon fibre rims have done the calculations on vertical deflection and their conclusion is “you can see that the difference in vertical deflection between an aluminum rim and a carbon rim is (at maximum) 0.009 inches. That’s about the thickness of 9 human hairs! In short, it’s just not possible for a rider to discern that small of a change.”

Vaikka oheisessa lainauksessa puhutaan kiekkojen jäykkyydestä, se nostaa hyvin esiin muiden komponenttien merkityksen. Etenkin maastopyörissä renkailla, rengaspaineilla, mahdollisella inserttien käytöllä ja ennen kaikkea jousituksella on ajomukavuuden ja rengaspidon saralla määrittävä rooli.

Suuntaviivoja valintaan

Jos kiekoilta etsii parasta mahdollista hinta-laatusuhdetta, pinna-avaimeen on valmis tarttumaan tarvittaessa tai huoltotoimia on valmis teettämään säännöllisesti ja äärimmäinen keveys ei ole määrittävä kriteeri, alumiinivanteet tarjoavat erinomaisen hinta-laatusuhteen. Esimerkkejä hyvin suurella todennäköisyydellä hyviä tuotteita tarjoavista valmistajista ovat DT Swiss ja Newmen. Tämän kaksikon ulkopuolelta muun muassa Stan’s, Race Face, WTB ja Spank Industries ovat niin ikään tutustumisen arvoisia vaihtoehtoja.

Jos kiekoilta haluaa äärimmäistä keveyttä tai vaihtoehtoisesti mahdollisimman hyvää huoltovapautta, eikä hankinnassa pelkää kurottaa syvemmälle kukkaroon, hiilikuituvanteet voivat olla erinomainen valinta, jotka palvelevat niin pitkään kuin pyörä liikkuu. 

Vaikka asia on itsestäänselvyys, on samalla kuitenkin syytä mainita, että nämä suuntaviivat ovat annettu oletuksella, että kasaustyö on tehty hyvin, tarkoittaen korkeinta mahdollista vanne- ja napavalmistajan tarjoamaa jännitystä, pinnojen välinen jännitysvaihtelu on minimoitu ja jäännösjännitykset ovat huolellisesti poistettu. Kiekot tulee myös huoltorihdata tarpeen mukaan pisimmän mahdollisen käyttöiän mahdollistamiseksi – ja tämä koskee kaikkia kiekkoja materiaalista riippumatta ja ovatko ne käsin- vai tehdasrakennetut.

Toivottavasti näistä tiedonjyvistä on apua seuraavien vanteiden tai kiekkosetin valinnassa.

-Jukka Mäennenä
@4130.fi
 @jukka4130