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Einblicke in Carbonfaser-Fahrradrahmen

Januar 15, 2024

Seit Lance Armstrong 1999 mit dem Trek 5500 OCLV den Tour de France-Titel gewann, ist Kohlefaser das bevorzugte Material für Hochleistungsfahrradrahmen. Die Vielseitigkeit der Kohlefaser ermöglicht eine präzise Abstimmung, Formgebung, Ausbalancierung der Steifigkeit, Gewährleistung des Fahrkomforts und Verbesserung der aerodynamischen Leistung.


Carbonfaserrahmen haben jedoch auch Nachteile, insbesondere ihren hohen Preis – der bei High-End-Modellen im fünfstelligen Bereich liegt – und die Anfälligkeit für Beschädigungen bei Kollisionen im Vergleich zu Rahmen aus anderen Materialien.


Wie werden Carbonfaser-Fahrradrahmen hergestellt?


Carbonfaser-Fahrradrahmen bestehen aus Carbonfaserschichten (Carbongewebe), die in eine Epoxidharzmatrix eingebettet sind. Die Kohlefaser sorgt für Festigkeit, während das Harz die Schichten miteinander verbindet. Die meisten Rahmen werden aus mehreren Schichten Kohlefaser-/Harzmaterial, bekannt als „Prepreg“, hergestellt, wobei für verschiedene Rahmenstandorte unterschiedliche Qualitäten und Ausrichtungen berücksichtigt werden. Look erwähnt beispielsweise, dass sein 795 Blade-Rahmen über 800 verschiedene Prepreg-Materialien enthält.


Die Beherrschung der Feinheiten der Schichtung erhöht die Komplexität des Designs von Carbonfaserrahmen, da Fahrradmarken unsicher sind, wie Benutzer ihre Rahmen letztlich den Belastungen aussetzen werden. Dies führt zu einem gewissen Maß an Überkonstruktion, um sicherzustellen, dass die Rahmen unerwarteten Belastungen standhalten.


Eigenschaften von Carbonfaser-Fahrradrahmen


Ein wesentlicher Unterschied zwischen Kohlenstofffasern und allen Metallen liegt in der zusammengesetzten Natur der Kohlenstofffasern, die ihren physikalischen Eigenschaften Multidirektionalität verleiht. Das bedeutet, dass die Anordnung in verschiedenen Bereichen entscheidend für die Fahreigenschaften und die Festigkeit des Rahmens ist. Daher wird im Zusammenhang mit Carbonfaser-Fahrradmaterialien häufig der Begriff „Schichtung“ betont.


Ein weiterer entscheidender Faktor ist der Modul der verwendeten Carbonfaser. Fasern mit höherem Modul sind steifer, aber spröder. Sogar Rahmen, die als „High-Modulus“ vermarktet werden, werden oft aus einer Mischung verschiedener Carbonfaserqualitäten hergestellt. Kohlefasern mit höherem Modul sind zwar teurer, führen aber bei gleicher Festigkeit zu einem leichteren Rahmen.


Gelegentlich sind in Kohlefaserrahmen auch andere Materialien integriert. Ein Beispiel ist die Countervail-Technologie von Bianchi, bei der eine Schicht aus elastischem Verbindungsmaterial in die Kohlefaserschichten integriert wird, um Straßenvibrationen zu dämpfen.


Angesichts der Tatsache, dass Fahrradmarken dazu neigen, die unübertroffenen Qualitäten ihrer High-End-Carbonfaserrahmen anzupreisen, sind die Vorteile von Carbonfasern bekannt. Die Möglichkeit, die Eigenschaften in jedem Teil des Rahmens fein abzustimmen, ermöglicht Designs, die auf spezifische Fahrstile und Anforderungen zugeschnitten sind.


Kohlefaser kann zu extrem leichten und robusten Rahmen geformt werden, die komplexe aerodynamische Formen aufweisen und gleichzeitig Fahrqualität und Komfort beibehalten. Allerdings haben diese Vorteile ihren Preis, und Carbonfaser ist nicht die optimale Wahl für preisgünstige Rahmen, bei denen günstigere Aluminiumrahmen ein ähnliches oder besseres Fahrerlebnis bieten können.


Im Vergleich zu Metallrahmen besteht ein weiterer Nachteil von Kohlefaser darin, dass sie nicht gebohrt oder mit Gewinde versehen werden kann, um Gewindeschnittstellen für die Komponenteninstallation bereitzustellen. Das bedeutet, dass Lager oft in den Rahmen eingepresst werden müssen oder dass Metalleinsätze hinzugefügt werden müssen, um Gewindelager zu montieren.


Kohlefaser ist außerdem anfällig für Quetschungen, wodurch Bereiche wie Ausfallenden anfällig für Beschädigungen werden. Carbonfaser-Fahrräder verfügen in diesen Bereichen typischerweise über Metallachseinsätze oder eingebettete Metallschutzblöcke.


Stöße und Stürze können Schäden an der Innenseite der Rahmenrohre verursachen, die von außen möglicherweise nicht sichtbar sind, was möglicherweise zu unerwarteten Rahmenausfällen führen kann. Wenn ein Kohlefaserrahmen Stößen oder schweren Kollisionen ausgesetzt war, sollte er vor dem erneuten Fahren überprüft werden. Zur Beurteilung innerer Schäden können Methoden wie Ultraschall oder Röntgen erforderlich sein.


Wenn ein Carbonfaserrahmen tatsächlich beschädigt ist, sind die Recyclingmöglichkeiten begrenzt, während Metallrahmen problemlos recycelt werden können. Aufgrund des hohen Wertes von Titan ist es unwahrscheinlich, dass es auf einer Mülldeponie landet.


Vorteile von Carbonfaser-Fahrradrahmen:


- Hervorragendes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht

- Hohe Plastizität für präzises Stimmen

- In aerodynamische Formen formbar


Nachteile von Carbonfaser-Fahrradrahmen:


- Sehr hoher Preis

- Anfällig für Verschleiß und Beschädigung nach Kollisionen


Grundinformation
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