Het stalen vakwerkframe leek een aantal jaren bijna op zijn retour. Ducati stapte bij zijn superbikes over op andere constructies, aluminium brugframes bleven de sportmotorwereld domineren en zelfs de Monster verloor zijn karakteristieke buizenframe. Toch duikt het vakwerkframe de laatste tijd opvallend vaak op bij nieuwe en vernieuwde motoren.
Zo hangt Honda de nieuwe V3R 900 met elektrische compressor in een stalen vakwerkframe. MV Agusta gebruikt de constructie voor de nieuwe Brutale Serie Oro en bij KTM vormt een buizenframe nog altijd de basis van de 1390 Super Duke R, EVO en RR. Dat zijn bepaald geen eenvoudige of ouderwetse motorfietsen. Waarom kiezen fabrikanten dan nog altijd voor een netwerk van aan elkaar gelaste stalen buizen?
Wat is een vakwerkframe?
Een vakwerkframe bestaat uit relatief dunne buizen die zo met elkaar zijn verbonden dat een reeks driehoeken ontstaat. Internationaal wordt meestal gesproken over een trellis frame. De naam verwijst naar het zichtbare netwerk rond het motorblok, dat bij veel motoren nadrukkelijk onderdeel van het ontwerp is.
De driehoekige opbouw is technisch belangrijk. Een rechthoek kan onder belasting vervormen tot een ruit, maar bij een driehoek kan dat niet zonder de lengte van een van de zijden te veranderen. Door buizen in driehoeken met elkaar te verbinden, ontstaat daarom een lichte maar sterke constructie. Hetzelfde principe zie je terug in bruggen, hijskranen, dakspanten en andere constructies waarbij een laag gewicht en een hoge belastbaarheid belangrijk zijn.
Bij een motorfiets verbindt het frame grofweg het balhoofd, het motorblok en het draaipunt van de achterbrug met elkaar. Het moet remkrachten, acceleratie, oneffenheden in het wegdek en de krachten tijdens het insturen verwerken, terwijl de geometrie zo nauwkeurig mogelijk behouden blijft. Dat klinkt als een opdracht waarbij simpelweg zoveel mogelijk stijfheid gewenst is, maar zo eenvoudig ligt het niet.
Een motorframe mag ook een beetje bewegen
Een frame moet stijf genoeg zijn om de wielen onder belasting in de juiste positie te houden, maar maximale stijfheid is niet automatisch het hoogste doel. Zeker onder grote hellingshoek kan een gecontroleerde hoeveelheid flexibiliteit bijdragen aan gevoel en grip. De vering kan dan immers minder goed alle krachten in de gewenste richting opnemen, waardoor ook het frame een kleine rol speelt in de manier waarop de motor op oneffenheden reageert.
Ontwerpers praten daarom niet alleen over stijfheid, maar ook over de richting waarin een frame mag vervormen en de mate waarin dat gebeurt. Door de diameter, wanddikte, vorm en plaatsing van de buizen te veranderen, kunnen ingenieurs de eigenschappen van een vakwerkframe heel gericht beïnvloeden. Een paar millimeter verschil in een buis of een andere verbinding kan al effect hebben op het stuurgevoel.
Daar ligt een van de sterke punten van de constructie. Een vakwerkframe is geen willekeurige verzameling buizen, maar een zorgvuldig berekend geheel waarin iedere verbinding een functie heeft. De techniek oogt overzichtelijk, maar de afstemming ervan is allesbehalve eenvoudig.
Waarom wordt meestal staal gebruikt?
Staal is per volume zwaarder dan aluminium, maar daaruit volgt niet automatisch dat een stalen frame ook zwaarder moet zijn. Staal is sterk en heeft een hoge elasticiteitsmodulus, waardoor constructeurs met relatief dunne buizen kunnen werken. Bij een goed ontworpen vakwerkframe komt het materiaal bovendien vooral terecht op de plaatsen waar het daadwerkelijk nodig is.
Aluminium heeft een lagere dichtheid, maar om dezelfde gewenste sterkte en stijfheid te bereiken zijn doorgaans grotere profielen nodig. Daarom hebben aluminium brugframes vaak brede framebalken die van het balhoofd naar het draaipunt van de achterbrug lopen. Een stalen vakwerkframe en een aluminium brugframe bereiken dus op een heel verschillende manier hetzelfde hoofddoel: de voor- en achterkant van de motor gecontroleerd met elkaar verbinden.
Stalen buizen zijn bovendien goed te vormen en te lassen. Tijdens de ontwikkeling kan een fabrikant relatief gericht wijzigingen aanbrengen, bijvoorbeeld door een buis anders te positioneren of de wanddikte aan te passen. Dat maakt het vakwerkframe interessant voor fabrikanten die verschillende modellen rond hetzelfde motorblok ontwikkelen of veel waarde hechten aan een nauwkeurig afgestemd framekarakter.
Veel ruimte rond het motorblok
Een ander voordeel is de vrijheid die een buizenconstructie biedt bij het indelen van de motorfiets. Een modern motorblok staat zelden alleen in het frame. Rondom moeten onder meer de airbox, radiateur, uitlaat, elektronica, accu, brandstoftank en allerlei onderdelen voor emissiebeheersing een plaats krijgen. Bij sommige motoren komt daar nog extra techniek bij.
Dat is goed zichtbaar bij de Honda V3R. Honda combineert voor dat project een compact V3-motorblok met een elektrisch aangedreven compressor. Die compressor moet samen met het bijbehorende inlaattraject en de overige componenten binnen een compacte motorfiets worden ondergebracht. Een vakwerkframe kan daarbij meer ontwerpvrijheid bieden dan twee grote aluminium framebalken die langs het motorblok lopen.
Het frame hoeft bovendien niet al het werk zelfstandig te verrichten. Bij veel moderne motoren wordt het motorblok als dragend onderdeel gebruikt. De frameconstructie kan daardoor compacter worden uitgevoerd, omdat het blok zelf meehelpt de krachten tussen de voorzijde, de achterbrug en de achtervering op te nemen.
Bij KTM is het vakwerkframe nooit weggeweest
Wie bij een stalen vakwerkframe direct aan KTM denkt, heeft daar alle reden toe. Het Oostenrijkse merk gebruikt de constructie al jaren op een groot deel van zijn straatmotoren. Zelfs de bijzonder krachtige 1390 Super Duke-modellen vertrouwen op een frame van chroom-molybdeenstaal.
Bij de Super Duke is het motorblok nadrukkelijk onderdeel van de dragende constructie. KTM kan het eigenlijke frame daardoor relatief eenvoudig en licht houden. Tegelijkertijd biedt de opbouw voldoende ruimte voor de grote V-twin en alle techniek die bij een moderne hypernaked hoort.
De keuze is inmiddels ook een onderdeel van de merkidentiteit geworden. Een zichtbaar oranje buizenframe zegt bij KTM bijna net zoveel als de hoekige koplampen en het scherpe lijnenspel. Techniek en vormgeving lopen hier moeiteloos in elkaar over: het frame hoeft niet achter kunststof delen te verdwijnen, maar mag nadrukkelijk laten zien hoe de motor in elkaar zit.
Ook MV Agusta maakt van het frame een blikvanger
Bij MV Agusta speelt die zichtbaarheid eveneens een belangrijke rol. De nieuwe Brutale Serie Oro gebruikt een stalen vakwerkconstructie rond het motorblok, gecombineerd met aluminium delen aan de achterzijde. Daarmee kiest MV Agusta niet uitsluitend voor staal of aluminium, maar voor een hybride opbouw waarbij ieder materiaal wordt ingezet waar het volgens de ontwerpers het meeste voordeel biedt.
Het resultaat is niet alleen technisch functioneel. Bij een motor als de Brutale vormt het frame een belangrijk onderdeel van de uitstraling. De buizen volgen de contouren van het motorblok en maken de mechanische opbouw zichtbaar. Waar een aluminium brugframe vaak als een gesloten vlak oogt, laat een vakwerkframe juist ruimte tussen de verschillende onderdelen. Voor een merk dat zijn motoren graag als rijdende sculpturen presenteert, is dat natuurlijk mooi meegenomen.
Waarom hebben superbikes meestal een aluminium brugframe?
Wie alleen naar de voordelen van een vakwerkframe kijkt, kan zich afvragen waarom vrijwel alle Japanse superbikes en veel MotoGP-machines een aluminium brugframe gebruiken. Ook die keuze heeft een duidelijke technische achtergrond.
Een aluminium brugframe kan zeer compact en torsiestijf worden uitgevoerd. De grote profielen lopen rechtstreeks van het balhoofd naar het gebied rond de achterbrug, waardoor een korte en directe krachtroute ontstaat. Voor motoren met veel vermogen, extreme remprestaties en brede viercilinderblokken is dat vaak een logische oplossing.
Ook productieaantallen, beschikbare fabricagetechnieken en de ervaring van een fabrikant spelen mee. Een merk dat decennialang aluminium frames giet, smeedt en last, heeft veel kennis opgebouwd over de exacte eigenschappen daarvan. Overstappen op een andere constructie levert dan niet vanzelf een betere motorfiets op.
Ducati vormt een interessant voorbeeld. Het merk was jarenlang beroemd om zijn rode buizenframes, maar gebruikte voor de Panigale-serie achtereenvolgens een monocoqueconstructie en een aluminium voorframe. Dat bewijst vooral dat zelfs een fabrikant met een sterke vakwerktraditie per motorconcept opnieuw naar de beste oplossing kijkt.
Is een vakwerkframe beter dan een aluminium frame?
Een vakwerkframe is dus niet per definitie beter, lichter of sportiever dan een aluminium brugframe. De prestaties worden bepaald door het complete ontwerp: de gebruikte materialen, de geometrie, de bevestiging van het motorblok, de positie van de achterbrug en de manier waarop de gewenste stijfheid is verdeeld.
Ook de toepassing telt mee. Een frame voor een lichte naked bike krijgt andere eisen mee dan dat van een 200 pk sterke superbike, een adventuremotor of een zware toermachine. Zelfs wanneer twee motoren allebei een stalen vakwerkframe hebben, kunnen de rijeigenschappen daarom totaal verschillend zijn.
De materiaalkeuze vertelt op zichzelf dan ook maar een deel van het verhaal. Een slecht ontworpen vakwerkframe wordt niet goed doordat het uit mooie stalen buizen bestaat, terwijl een doordacht aluminium frame niet gevoelloos hoeft te zijn. Uiteindelijk gaat het erom hoe alle onderdelen van de motorfiets met elkaar samenwerken.
Waarom staat het vakwerkframe opnieuw in de belangstelling?
Van een massale terugkeer is strikt genomen geen sprake, want bij merken als KTM en MV Agusta is het vakwerkframe nooit echt verdwenen. Toch komt de constructie momenteel nadrukkelijker in beeld doordat verschillende opvallende nieuwe motoren ervoor kiezen.
Moderne motorblokken worden compacter, maar de hoeveelheid techniek eromheen neemt toe. Fabrikanten zoeken tegelijkertijd naar manieren om gewicht te besparen, de gewenste flexibiliteit nauwkeurig af te stemmen en hun modellen een herkenbaar uiterlijk te geven. Een stalen buizenframe kan al die doelen combineren.
Daarmee is het vakwerkframe geen nostalgische oplossing uit de tijd waarin motorfietsen nog eenvoudiger waren. De constructie kan juist goed passen bij complexe, moderne machines. De Honda V3R is daarvan misschien wel het duidelijkste voorbeeld: een geheel nieuw motorconcept met een elektrische compressor, verpakt in een frametype waarvan het basisprincipe al veel langer bestaat dan de motorfiets zelf.
Geen comeback, maar een constructie die nooit klaar was
Het vakwerkframe is dus niet bezig aan een wonderbaarlijke wederopstanding. Het is simpelweg nooit achterhaald geraakt. Fabrikanten kiezen ervoor wanneer de constructie past bij het motorblok, de gewenste rijeigenschappen, de productie en het uiterlijk van de motorfiets.
Dat Honda, KTM en MV Agusta ieder vanuit een heel andere achtergrond bij een stalen vakwerkframe uitkomen, maakt de constructie juist interessant. De een gebruikt het om een compleet nieuw V3-concept mogelijk te maken, de ander heeft er zijn merkidentiteit omheen gebouwd en bij MV Agusta mag het frame ook nog eens een hoofdrol spelen in het ontwerp.
Onder de streep is een vakwerkframe vooral een prachtig voorbeeld van techniek die tegelijk eenvoudig en geraffineerd kan zijn. Iedereen ziet de buizen lopen, maar de echte kunst zit in wat je niet ziet: de berekeningen, materiaalkeuzes en kleine aanpassingen die uiteindelijk bepalen hoe de motor stuurt.
Lees meer technische uitleg
Vond je dit interessant? In onze techniek-sector vind je veel meer van dit soort verhalen: Techniek – RIDEM
