L'aluminium est partout où une structure légère ou une conductivité thermique et électrique élevée est requise. La moto de sport typique est dotée d'un bloc-cylindres, d'une culasse et de carters en aluminium, ainsi que d'un châssis et d'un bras oscillant en aluminium soudé. Dans le moteur, l'application cruciale de l'aluminium réside dans ses pistons, qui, en conduisant si bien la chaleur, sont capables de survivre à une exposition à des températures de combustion bien supérieures à leur point de fusion. Les roues, les radiateurs de liquide de refroidissement et d'huile, les leviers à main et leurs supports, les têtes de fourche supérieures et (souvent) inférieures, les tubes de fourche supérieurs (en fourches USD), les étriers de frein et les maîtres-cylindres sont également en aluminium.

Nous avons tous regardé avec admiration un châssis en aluminium dont les soudures ressemblent à la légendaire pile de jetons de poker tombée. Certains de ces châssis et bras oscillants, comme ceux des 250 deux temps d'Aprilia, sont de gracieuses œuvres d'art.

L'aluminium peut être allié et traité thermiquement pour obtenir des résistances supérieures à celles de l'acier doux (traction de 60 000 psi), mais la plupart des alliages s'usinent rapidement et facilement. L'aluminium peut également être coulé, forgé ou extrudé (c'est ainsi que sont fabriquées certaines poutres latérales du châssis). La conductivité thermique élevée de l'aluminium fait que son soudage nécessite beaucoup d'ampérage, et le métal chaud doit être protégé de l'oxygène atmosphérique par une protection contre un gaz inerte (TIG ou héli-arc).

Bien que l'aluminium nécessite de grandes quantités d'électricité pour être extrait de son minerai de bauxite, une fois qu'il existe sous forme métallique, son recyclage coûte peu cher et il n'est pas perdu à cause de la rouille, comme peut l'être l'acier.

Les premiers fabricants de moteurs de motos ont rapidement adopté le nouveau métal pour les carters, qui autrement auraient dû être en fonte pesant près de trois fois plus. L'aluminium pur est très mou. Je me souviens de la colère de ma mère face à l'utilisation par mon père de son bain-marie en alliage de 1 100 comme piège improvisé : son fond est devenu une masse de fossettes.

La résistance accrue d'un simple alliage avec du cuivre a été rapidement découverte, et c'est un tel alliage que le pionnier de l'automobile WO Bentley a utilisé dans ses pistons expérimentaux en aluminium d'avant la Première Guerre mondiale. Lors de tests consécutifs contre les pistons en fonte alors dominants, les pistons en aluminium de Bentley ont immédiatement augmenté la puissance. Ils refroidissaient, chauffaient moins le mélange air-carburant entrant et préservaient davantage sa densité. Aujourd'hui, les pistons en aluminium sont universellement utilisés dans les moteurs d'automobiles et de motos.

Jusqu'à l'arrivée de l'avion de ligne 787 en plastique renforcé de fibre de carbone de Boeing, c'était un fait fondamental de l'aviation que le poids à vide de presque tous les avions était constitué à 60 % d'aluminium. Si l’on considère les poids et résistances relatifs de l’aluminium et de l’acier, cela semble étrange à première vue. Oui, l’aluminium ne pèse que 35 % plus lourd que l’acier, volume pour volume, mais les aciers à haute résistance sont au moins trois fois plus résistants que les aluminiums à haute résistance. Pourquoi ne pas construire des avions en acier fin ?

Cela se résumait à la résistance au flambement de structures équivalentes en aluminium et en acier. Si nous commençons avec des tubes en aluminium et en acier du même poids par pied, et que nous réduisons l'épaisseur de la paroi, le tube en acier se déforme en premier car son matériau, qui n'est qu'un tiers de l'épaisseur de l'aluminium, a une capacité d'auto-renforcement bien moindre.

Dans les années 1970, j'ai travaillé avec le constructeur de charpentes Frank Camillieri. Lorsque je lui ai demandé pourquoi nous n'utilisions pas de tubes en acier de plus grand diamètre et à paroi plus fine pour fabriquer des cadres plus légers et plus rigides, il a répondu : « Lorsque vous faites cela, vous constatez que vous devez ajouter un tas de matériaux pour des choses comme les supports de moteur. empêchez-les de se fissurer, de sorte que le gain de poids disparaisse.

Kawasaki a adopté pour la première fois des bras oscillants en aluminium sur ses motos MX d'usine au début des années 1970 ; les autres emboîtèrent le pas. Puis, en 1980, Yamaha a installé Kenny Roberts sur une moto GP 500 à deux temps dont le cadre était fabriqué à partir de tubes en aluminium extrudé de section carrée. De nombreuses expérimentations de conception ont été nécessaires, mais finalement, en utilisant les idées de l'ingénieur espagnol Antonio Cobas, les cadres de course sur route GP de Yamaha ont évolué vers les grandes poutres jumelles en aluminium familières d'aujourd'hui.

Il existe certainement d'autres types de châssis à succès : le « treillis » en tubes d'acier de Ducati, par exemple, et le châssis en fibre de carbone « peau et os » de John Britten du début des années 1990. Mais les châssis à double poutre en aluminium sont devenus dominants aujourd'hui. Je suis convaincu qu'un châssis fonctionnel pourrait être fabriqué en contreplaqué moulé, à condition qu'il soit doté de points de boulonnage durables et de la géométrie habituelle éprouvée.

Une autre différence significative entre l'acier et l'aluminium est que l'acier a ce qu'on appelle une limite de fatigue : un niveau de contrainte de travail en dessous duquel la durée de vie de la pièce est essentiellement infinie. La plupart des alliages d'aluminium n'ont pas de limite de fatigue, c'est pourquoi les cellules en aluminium sont « durées de vie » pour un nombre d'heures d'utilisation planifié. En dessous de cette limite, l’acier nous pardonne nos fautes, mais l’aluminium se souvient de toutes les insultes sous forme de dommages de fatigue interne invisibles.

Le magnifique châssis GP des années 1990 n’aurait jamais pu servir de base à une production de masse. Ces châssis étaient constitués de pièces soudées ensemble à partir d’éléments usinés, emboutis et moulés en aluminium. Non seulement c’est complexe, mais cela nécessite que les trois alliages soient mutuellement soudables. Le soudage coûte du temps et de l’argent, même s’il est effectué par des robots de production.

La technologie qui a rendu possibles les moteurs à quatre temps légers et les châssis moulés d'aujourd'hui repose sur des méthodes de remplissage de moules à faible turbulence qui n'entraînent pas les films d'oxyde d'aluminium qui se forment instantanément sur l'aluminium fondu. De tels films forment des zones de faiblesse dans le métal qui, dans le passé, nécessitaient que les pièces moulées soient beaucoup plus épaisses pour obtenir une résistance adéquate. Les pièces moulées issues de ces nouveaux procédés peuvent être assez complexes, mais les châssis en aluminium d'aujourd'hui peuvent être assemblés avec des soudures dénombrables d'une seule main. On estime que les nouvelles méthodes de moulage permettent d'économiser 30 livres ou plus sur les motos de production.

Avec la grande variété d'aciers, l'aluminium est un cheval de bataille fondamental de la civilisation humaine, mais il est bien plus que cela pour les motos modernes. C'est la viande d'un vélo, si omniprésente que nous la voyons à peine ou reconnaissons à quel point les performances de la machine nous lui devons.