De huidige evolutie van onze fietsen is steeds technologischer geworden en kan zelfs worden beschouwd als het prototype van de fietsen van de toekomst. Zo kan een zadelpen nu bijvoorbeeld draadloos via Bluetooth worden versteld. Veel niet-elektronische onderdelen hebben ook een verfijnder ontwerp en een fraaiere uitstraling. Wat betreft niet-elektronische componenten zijn onze technologie en vakmanschap sterk verbeterd. De zolen van onze fietsschoenen werden vroeger bijvoorbeeld voornamelijk van rubber gemaakt, maar tegenwoordig gebruiken de meeste fietsschoenen koolstofvezel of glasvezel als basismateriaal. Deze hoogwaardige materialen verhogen de hardheid van de zool aanzienlijk, waardoor de krachtoverdracht uitstekend is en de overbrengingsefficiëntie sterk verbetert. Maar er is één onderdeel dat, ondanks de vele pogingen van ingenieurs, nog steeds zijn status niet kan veranderen: de spaaknippel.

   Uiteraard hebben sommige wielmerken unieke, op maat gemaakte spaaknippels die beter bij hun wielen passen. De meeste spaaknippels worden in de fabriek voorzien van schroeflijm op de spaakdraad, wat effectief voorkomt dat de spaken losraken door trillingen tijdens het fietsen. Het materiaal waaruit deze nippels zelf bestaan, is echter aluminium of messing.

Al meer dan vijftig jaar is messing het belangrijkste materiaal voor spaaknippels. Sterker nog, messing is een zeer gangbaar materiaal om ons heen. Zo zijn bijvoorbeeld de meeste gereedschappen zoals deurklinken en nautische sextanten van messing gemaakt.

Waarom kunnen de nippels dan niet van roestvrij staal gemaakt worden, net als de spaken? En bijna geen enkel onderdeel van onze fietsen is van messing gemaakt. Wat is dan het geheim van messing waardoor spaaknippels er wel van gemaakt kunnen worden? Messing is eigenlijk een koperlegering, voornamelijk bestaande uit koper en nikkel. Het heeft een hoge sterkte, goede plasticiteit en is goed bestand tegen zowel koude als warme omstandigheden. Het materiaal van de spaaknippel is echter niet 100% puur messing; er zit een laagje witte of zwarte oxide op het oppervlak. Natuurlijk, als deze coating is afgesleten, komt de ware kleur van het messing tevoorschijn.

Messing is van nature een zachter materiaal dan roestvrij staal, waardoor het meer uitzet wanneer er een belasting op komt te staan. Wanneer een spaak in werking is, staat deze altijd onder wisselende spanning. Of je nu fietst of een wiel bouwt, moeren en bouten worden bij elkaar gehouden doordat er een lichte vervorming in de schroefdraad optreedt tijdens het aandraaien. De weerstand van het materiaal tegen deze vervorming zorgt ervoor dat bouten goed vast blijven zitten en dat er soms splitringen nodig zijn. Vooral wanneer de spaken onder onvoorspelbare spanning staan, stabiliseert de extra flexibiliteit van het messing de wrijving enigszins.

Bovendien is messing een natuurlijk smeermiddel. Als de spaken en nippels van roestvrij staal zijn, is de kans groot dat er slijtageproblemen ontstaan. Slijtage betekent dat een bepaalde hoeveelheid van het ene materiaal wordt afgeschraapt en aan een ander materiaal hecht, waardoor een kleine krater in het oorspronkelijke materiaal en een klein bultje in het andere materiaal achterblijft. Dit is vergelijkbaar met het effect van wrijvingslassen, waarbij extreme krachten worden gecombineerd met glijdende of roterende bewegingen tussen twee oppervlakken, waardoor ze aan elkaar hechten.

Als het op verbinding aankomt, zijn messing en staal verschillende materialen, wat eigenlijk af te raden is als je corrosie wilt voorkomen. Maar niet alle materialen hebben dezelfde eigenschappen, en het samenvoegen van twee verschillende metalen vergroot de kans op galvanische corrosie. Dit is wat we bedoelen met corrosie die optreedt wanneer ongelijke metalen met elkaar in contact komen, afhankelijk van de anodische index van elk materiaal. Hoe meer de anodische indexen van twee metalen op elkaar lijken, hoe veiliger ze zijn om samen te gebruiken. En gelukkig is het verschil in anodische index tussen messing en staal veel kleiner. De anodische index van materialen zoals aluminium verschilt aanzienlijk van die van staal, waardoor het niet geschikt is voor de nippels van roestvrijstalen spaken. Natuurlijk zullen sommige fietsers zich afvragen: wat als sommige fabrikanten spaken van aluminiumlegering gebruiken met nippels van aluminiumlegering? Dat is natuurlijk geen probleem. De R0-wielset van Fulcrum gebruikt bijvoorbeeld spaken en nippels van aluminiumlegering voor een betere corrosiebestendigheid en een lager gewicht.

Na over roestvrij staal en aluminiumlegering gesproken te hebben, moet ik natuurlijk ook titaniumlegering noemen. Er is namelijk niet veel verschil in de anodische index tussen spaken van titaniumlegering en roestvrij staal, en ze zijn beide zeer geschikt om als spaakdoppen op fietsen te gebruiken. In tegenstelling tot het vervangen van messing nippels door nippels van aluminiumlegering, wat een aanzienlijke gewichtsbesparing oplevert, is de gewichtsbesparing bij titaniumlegering nippels ten opzichte van messing nippels verwaarloosbaar. Een andere belangrijke reden is dat titaniumlegering veel duurder is dan messing, vooral wanneer het wordt gebruikt in een kwetsbaar onderdeel zoals een spaakdop, wat de kosten van de fietswielset verder verhoogt. Natuurlijk hebben spaaknippels van titaniumlegering veel voordelen, zoals een betere corrosiebestendigheid en een mooie glans, wat erg aantrekkelijk is. Dergelijke titaniumlegering nippels zijn gemakkelijk te vinden op platforms zoals Alibaba.

Het is verfrissend om technologisch geïnspireerde ontwerpen op onze fietsen te zien, maar de natuurwetten gelden voor alles, zelfs voor de 'toekomstige' fietsen waarop we vandaag de dag rijden. Dus, tenzij er in de toekomst een geschikter materiaal wordt gevonden, of totdat iemand daadwerkelijk een minder dure complete carbon fietswielset maakt, is deze fiets gemaakt van koolstofvezel, inclusief velgen, naven, spaken en nippels. Pas dan worden messing nippels overtroffen.