Dieser Inhalt wird Ihnen von Allied Cycle Works zur Verfügung gestellt. Erfahren Sie hier mehr über unsere Richtlinien für gesponserte Inhalte.
Holen Sie sich Marketingmaterial von einer beliebigen Anzahl von Fahrradmarken, die einen Kohlefaserrahmen anbieten, und Sie werden sicher mit vagen Fachausdrücken über die verwendeten Materialien und Konstruktionsmethoden überschwemmt. Wenn Sie genauer hinschauen, werden Sie feststellen, dass so viele Marken tatsächlich über ähnliche Dinge sprechen, und doch ist das Endergebnis oft so unterschiedlich.
Wie ein Koch in einem Michelin-Sterne-Restaurant Ihnen sagen wird, sind die Rohstoffe nur ein einziger Aspekt des Endprodukts. Geben Sie diese identischen Zutaten einem anderen Koch und das Ergebnis wird sicherlich ein anderes sein. Es kann nicht schlimmer sein, aber die Aromen, Texturen und Präsentation werden alle merklich variieren. Die Verwendung von Kohlefaser zur Herstellung eines Rahmens ist nicht anders, und in dieser Analogie trennen detailliertes Engineering, korrekte Materialauswahl, Layup-Design und Fertigungskonsistenz die Imitatoren von den Experten und sogar die Experten voneinander.
Wie genau wird Kohlefaser verwendet, um einen Rahmen herzustellen? Was sind die verschiedenen Bauweisen? Warum ist der Begriff selbst in der Welt des Radsports so irreführend? Und wenn die Rohstoffe gleich sind, warum schneidet ein Rahmen besser ab als ein anderer? Um all dies und mehr zu erkunden, haben wir uns von den in den USA ansässigen Carbon Manufacturing Wizards von Allied Cycle Works (einer Marke von HIA Velo) und dem in Australien ansässigen Carbon Repair Specialist Raoul Luescher von Luescher Teknik helfen lassen, ihre Einblicke in die schwarze Magie der Rahmenfertigung zu erhalten.
Was ist Kohlefaser?
Bevor wir uns eingehend damit befassen, wie ein Rahmen entsteht, sollten wir mit einer Erklärung des Rohmaterials beginnen. Kohlefaser beginnt ihre Reise als Polymer, das durch verschiedene Erhitzungsschritte zu langen Kohlenstoffatomketten verarbeitet wird. Diese langen Fäden oder Filamente haben einen Durchmesser von jeweils etwa 5 bis 10 Mikrometern und sind 10 bis 20 mal kleiner als das durchschnittliche menschliche Haar.
Diese einzelnen Filamente werden dann zu einem dünnen Band oder Kabel gebündelt. Und ähnlich wie ein Faden zu einer Schnur wird, die dann zu einem Seil wird, arbeiten Kohlenstofffilamente zusammen, um etwas extrem Leichtes und Starkes zu bilden.
Die Anzahl der pro Kabel verwendeten Filamente ist eine in der Radsportwelt übliche Metrik und wird typischerweise in Tausenden gemessen. Zum Beispiel erhält ein Kohlenstoffkabel mit 3.000 Filamenten typischerweise die Bezeichnung 3K; 6.000 Filamente sind 6K und so weiter.
Auch die tatsächliche Festigkeit und Steifigkeit der einzelnen Fasern kann variieren, wobei die Steifigkeit als Modul bezeichnet wird. Ein höherer Modul wird erreicht, indem der Filamentherstellungsprozess zunehmend verfeinert, jedes Filament immer weiter nach unten abgestreift und schrittweise glatter und dünner gemacht wird. Diese dünneren Filamente sind zwar ressourcenintensiver, sitzen aber auch enger in einem Kabel zusammen und erhöhen die Steifigkeit des Kabels insgesamt. Ein höherer Modul ist jedoch mit einer erhöhten Sprödigkeit verbunden, da jedes Filament dünner ist.
Modul ist ein Begriff, der oft in Marketingmaterialien herumgeworfen wird, und das Wichtigste ist, dass es keine Standardisierung gibt, wie Modul beschrieben wird, zumindest innerhalb der Fahrradindustrie: Das von einer Marke beanspruchte „Ultra High Modulus“ -Material kann tatsächlich flexibler sein als das „Low Modulus“ -Carbon einer anderen Marke. Noch wichtiger ist, dass es am wichtigsten ist, wie diese unterschiedlichen Steifigkeiten von Carbon angewendet werden, und die besten Rahmen verwenden immer eine Mischung aus Modulen.
Vom Kohlenstoff zum Verbundwerkstoff
Kabel aus Kohlefaser sind für sich genommen kaum sinnvoll, da es sich in diesem Stadium lediglich um trockene, biegsame Materialstücke handelt. Hier wird eines der irreführenderen Elemente enthüllt. Alle Carbonfasermaterialien, die beim Radfahren verwendet werden, müssen in gewisser Hinsicht verbunden sein, normalerweise mit einem zweiteiligen Epoxidharz. Durch die Zugabe von Harz zu Kohlefaser wird das Material zu einem Verbundwerkstoff oder, um den spezifischeren technischen Begriff zu verwenden, zu einem kohlenstofffaserverstärkten Polymer (CFK). Da das Material in der Regel auch geschichtet ist, wird der Verbund oft auch als Laminat bezeichnet.
Wo Kohlefaser extrem stark und leicht ist, ist Harz vergleichsweise schwer und schwach. Das Ziel bei einem solchen Verbundwerkstoff ist es, so wenig Harz wie möglich zu verwenden, um die Kohlefaser an Ort und Stelle zu halten. Hier glänzt Kohlenstoff mit höherem Modul wirklich, da die kleineren Lücken zwischen den Filamenten weniger Harz zum Füllen benötigen.
Einige Hersteller variieren die Leistungsmerkmale der fertigen Struktur durch die Verwendung anderer Fasertypen und modifizierter Harze, z. B. Verbundepoxide, die mit Glas oder Kohlenstoffnanoröhren (mikroskopischen Filamenten) infundiert sind. Allied Cycle Works verwendet in seinen Rahmen ein Verstärkungsmaterial, das als Innegra bekannt ist, während andere Materialien wie Aramid enthalten, um die Schlagfestigkeit des Laminats zu erhöhen.
Die meisten Rahmenhersteller bauen Rahmen mit Kohlefaserplatten, die mit ungehärtetem Harz – besser bekannt als Pre–Preg – vorimprägniert sind und auf eine Antihaft–Papierunterlage aufgetragen und auf großen Rollen versendet werden. Das Harz aktiviert sich mit Hitze, und so werden diese Pre-Preg-Platten in einem Gefrierschrank gelagert, bis sie benötigt werden. Dieser Prozess trägt dazu bei, eine gleichmäßige Harzabdeckung im gesamten Rahmen, eine bessere Endkontrolle über das Lay-up und eine verkürzte Arbeitszeit zu gewährleisten.
In den meisten Fällen sind die Fasern in diesen Rollen alle unidirektional, wobei alle Fasern in einer parallelen Richtung verlaufen. Diese Ausrichtung bietet maximale Festigkeit und Steifigkeit in einer Richtung, jedoch auf Kosten der minimalen Festigkeit und Steifigkeit in orthogonaler Richtung. Alternativ können die Kabel in verschiedenen Winkeln miteinander verwoben werden, oft in einem Kreuzmuster, so dass das Material in mehreren Richtungen gleich stark sein kann.
“ Unidirektionales (UD) Pre-Preg ist üblich, weil es höhere spezifische Eigenschaften hat und einfacher ist, einen bestimmten Faserwinkel zu legen „, sagt Luescher. “ ist einfacher, an komplexen Geometriestandorten zu legen und wo die Lasten weniger definiert sind. Es bietet auch eine bessere Schadenstoleranz, da es aufgrund der mechanischen Verzahnung der Fasern weniger delaminieren kann. Gewebe werden häufig an Stellen im gesamten Rahmen verwendet, z. B. an Einsätzen, Tretlagerschalen, Steuerrohren und überall dort, wo Löcher für Flaschenhalterungen, Kabelführungen usw. gebohrt werden.“
Während Prepreg das mit Abstand häufigste Material in der Fahrradindustrie ist, beginnen andere Konstruktionsmethoden mit trockenen Fasern.
Die Filamentwicklung wickelt beispielsweise Blätter oder Bänder aus trockener Kohlefaser um einen festen Dorn, der nominell zylindrisch geformt ist. Während des Wickelvorgangs wird Harz aufgetragen, und dann wird die gesamte Baugruppe unter Hitze und Druck ausgehärtet.
In einer weiteren Methode webt Time seine eigenen Carbonschläuche im eigenen Haus aus trockenem Kohlenstoffschlepp – ähnlich wie Socken hergestellt werden. Dieses trockene Rohr wird dann in einer Form befestigt, und Harz wird unter hohem Druck unter Verwendung eines Prozesses eingespritzt, der als Resin Transfer Moulding bezeichnet wird.
Unabhängig von der Methode, mit der die endgültige Form einer Struktur geformt wird, ist es Sache des Ingenieurs, sicherzustellen, dass die richtigen Arten von Kohlefasern (und Harzen) an den richtigen Stellen und in der richtigen Ausrichtung verwendet werden, um das beste Endergebnis zu erzielen. Rahmendesigner müssen eine Vielzahl von Parametern abwägen, z. B. Steifigkeit vs. Sprödigkeit und Gewicht vs. Haltbarkeit. Die Schlagfestigkeit und natürlich die Kosten müssen ebenfalls in die Gleichung einfließen. Im Allgemeinen sind die Gestaltungsmöglichkeiten eines Carbonrahmens jedoch weit offen, und wenn es richtig gemacht wird, kann die Lebenserwartung eines Carbonrahmens nahezu unendlich sein.
Der Designprozess auf den Punkt gebracht
Das Entwerfen eines Rahmens ist keine schnelle Leistung und daher ist es unmöglich, dem Thema hier gerecht zu werden. Unabhängig von der Rahmenmarke oder dem Modell ist der Prozess umfangreich und variiert stark zwischen den verschiedenen Marken.
Die meisten Carbonrahmen haben wohl eine ähnliche Genese – die Marke definiert den Zweck des Rahmens und die Nachfrage danach. Wenn Sie umfangreiche Ressourcen investieren, sollten Sie sicher sein, dass Sie sie kommerzialisieren können.
Im nächsten Schritt würden Marken definieren, was der neue Rahmen erreichen muss. Angesichts der Reife von Kohlefaser-Fahrradrahmen zu diesem Zeitpunkt ist es normalerweise die kontinuierliche Verbesserung, die den Wandel vorantreibt, und selten wird echte Innovation erreicht. Aus diesem Grund aktualisiert eine Marke alle paar Jahre ein bestehendes Modell mit iterativen und inkrementellen Verbesserungen, anstatt Produkte, die bereits recht verfeinert sind, im Großhandel neu zu gestalten. Dies ist sowohl das Ergebnis des Lernens aus Fehlern der Vergangenheit oder früheren Konstruktionseinschränkungen als auch ein Zeichen für die kontinuierliche Entwicklung beim Einsatz von Kohlefaser.
Lüscher erklärt, dass der Fortschritt bei Kohlefaserrahmen hauptsächlich auf eine konsistentere Prozesskontrolle zurückzuführen ist.
„Obwohl es Fortschritte bei den Faserqualitäten gegeben hat, die oft im Mittelpunkt der Marketingabteilungen stehen, überwiegen zuverlässige Verdichtung und Formgebung die theoretischen Gewinne aus einer Rohstoffänderung allein“, sagte er. „Die erhöhte Gleichmäßigkeit der Verdichtung hat zu weniger Fehlern, gleichmäßigeren Laminateigenschaften und damit zu einer erhöhten strukturellen Leistung geführt. Durch die Herstellung konsistenterer Laminate sind Strukturmodelle besser in der Lage, das Rahmenlayup zu optimieren, um leichtere, stärkere und ermüdungsfestere Rahmen herzustellen, die keinen so großen Sicherheitsfaktor erfordern wie zuvor erforderlich.“
Laut Sam Pickman, Director of Product and Engineering bei Allied Cycle Works, spielt die digitale Entwicklung nach der Fertigstellung des ersten Konzepts eine enorme Rolle.
„Hier tauchen wir in das Design ein, einschließlich der 3D-FEA-Analyse, CFD, falls erforderlich, und vor allem, wie wir es machen werden. Wir entscheiden, ob und wo der Rahmen aufgeteilt wird , welche Materialien wir verwenden möchten, wie wir ihn vorformen, wie das Werkzeug aussehen soll und so weiter.“
Fahrbare Prototypen sind teuer und kommen typischerweise viel später im Prozess. Laut Pickman verwendet Allied zunächst ein 3D-gedrucktes Muster des Fahrrads, um die Anpassung der Komponenten, die allgemeine Ästhetik und einen Fertigungsplan zu testen.
„Sobald wir dies geklärt haben, beginnt die Werkzeugkonstruktion und -herstellung und die Ply-Handbücher werden erstellt. Sobald die Werkzeuge fertig sind, beginnen wir mit der Teileentwicklung. Dies ist, wenn wir physisch Teile herstellen und brechen. Nach all der digitalen Entwicklung sind wir ziemlich zuversichtlich, aber normalerweise sind einige Überarbeitungen erforderlich, um die Leistung zu erzielen, die wir benötigen. Sobald wir die Tests bestanden haben, fahren wir mit den Fahrrädern und sammeln Feedback. Gleichzeitig beginnen wir mit der Schulung der Mitarbeiter in den neuen Prozessen. Wenn wir alles geklärt haben, starten wir einen Pilotlauf, um die Knicke herauszufinden.“
Herstellungsverfahren
Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, diese Rohstoffe Kohlefaser und Harz in einen Fahrradrahmen zu verwandeln. Während es einige Nischenplayer mit unkonventionellen Techniken gibt, hat die überwiegende Mehrheit der Branche die Monocoque-Methode übernommen.
Monocoque manufacturing
Ein Begriff, der häufig verwendet wird, um moderne Kohlefaser-Fahrradrahmen zu beschreiben, Monocoque-Design bedeutet effektiv, dass der Artikel seine Lasten und Kräfte durch seine einzelne Haut behandelt. In Wirklichkeit sind echte Monocoque-Rennradrahmen extrem selten, und die Mehrheit dessen, was im Radsport zu sehen ist, verfügt nur über ein Monocoque-Frontdreieck, wobei die Sitzstreben und Kettenstreben separat hergestellt und später miteinander verbunden werden. Diese, einmal in einen kompletten Rahmen eingebaut, werden korrekter als Semi-Monocoque oder modulare Monocoque-Struktur bezeichnet. Diese Technik wird von Allied Cycle Works verwendet und ist mit Abstand die häufigste in der Fahrradindustrie.
Unabhängig davon, ob die Terminologie der Branche korrekt ist, werden in der Regel in den ersten Schritten große Platten aus Pre-Preg-Kohlenstoff in einzelne Stücke geschnitten, die jeweils in einer bestimmten Ausrichtung innerhalb einer Form angeordnet werden. Im Fall von Allied Cycle Works, Die spezifische Wahl des Kohlenstoffs, das Layup, und Orientierung gehen alle zusammen in einem Ply-Handbuch, auch bekannt als Layup-Zeitplan. Dies beschreibt genau, welche Teile von Pre-Preg-Kohlenstoff wohin in der Form gelangen. Betrachten Sie es als ein Puzzle, wo jedes Stück nummeriert ist.
Carbonrahmen werden oft als billig und einfach in der Herstellung wahrgenommen, aber die Realität ist, dass dieser Schichtungsprozess extrem zeitaufwändig und teuer ist. Laut Allied Cycle Works verwendet das Alfa Road-Rahmenset 326 einzelne Pre-Preg-Carbon-Teile im Rahmen und 170 in der Gabel, die alle sorgfältig von Hand in einer bestimmten Reihenfolge und in mehreren Schichten gemäß dem Ply-Handbuch des Ingenieurs verlegt werden.
“ Die Art und Weise, wie sich die Lagen aufeinander legen, hilft dabei, wie sie sich entfalten, wenn die Harzviskosität sinkt „, erklärte Pickman. „Je einfacher sie das Werkzeug schieben und füllen können, desto besser ist die Konsolidierung. Die Vorformgröße stellt nur sicher, dass sich die Lagen nicht weit bewegen müssen, um ihre endgültige Form zu erreichen. Je mehr sie sich bewegen müssen, desto mehr Probleme treten auf, einschließlich Konsolidierungsproblemen.“
Modell- und größenspezifisch gefertigt, bestimmt die Form die Außenfläche und Form des Rahmens. Diese Formen sind in der Regel aus Stahl oder Aluminium gefertigt und für den wiederholten Gebrauch und ohne Abweichungen gebaut.
Die äußere Oberfläche ist jedoch nur ein Teil der Geschichte, und der Kohlenstoff muss auch von innen komprimiert werden, um eine korrekte Verdichtung zu gewährleisten und keine Hohlräume (Schwächen) zu erzeugen. Hier werden verschiedene Techniken verwendet. Aufblasbare Blasen, die manchmal nur im Rahmen bleiben, sind vielleicht die häufigsten. Andere Beispiele umfassen Schaum- oder Wachsdorne, die weggeschmolzen werden können; flexible Silikondorne; und manchmal sogar festere Dorne, ob sie aus Kunststoff oder Metall sind.
Der Prozess von Allied ist bei Premium- und großformatigen Rahmenoptionen ziemlich verbreitet. Der Rahmen wird um ein Netzwerk von aufblasbaren Blasen und halbfesten Vorformlingen auf einer Seite einer zweiteiligen, Clamshell-ähnlichen Form geschichtet, und die andere Seite der Form wird oben befestigt, sobald das Lay-up abgeschlossen ist.
Von hier aus wird die Form vollständig mit einem Vakuumbeutel verschlossen, bevor sie in die De-Bulk-Phase überführt wird. „De-Bulking ist ein Prozess zwischen dem Auflegen und dem Aushärten, bei dem Sie Vakuum und etwas Wärme auf das Teil auftragen und vor dem Aushärten so viel Luft wie möglich herausziehen“, erklärte Pickman.
Im Fall von Allied wird die Form dann aus dem Vakuumbeutel entnommen und in eine beheizte Presse gegeben. Wiederum wird der Rahmen im Inneren erhitzt, um den Harzfluss zu ermöglichen, während die inneren Blasen unter Druck gesetzt werden, um die endgültige Gewissheit zu geben, dass eine korrekte Materialverdichtung erreicht wird. Dieser Aushärtungsprozess erhöht den Innendruck schrittweise mit dem Ziel, die Lagen an die äußersten Teile der Form zu drücken. Sowohl dies als auch das De-Bulking arbeiten zusammen, um Lufthohlräume, Faserfalten oder andere potenzielle Spannungserhöher im Material zu beseitigen – während überschüssiges Harz entfernt wird.
Nach dem Aushärten wird der Rahmen aus seiner Form genommen und die inneren Luftblasen und Vorformlinge werden entfernt. Die Ausfallenden, Sitzstreben und Kettenstreben werden dann mit dem vorderen Dreieck verbunden. Diese Bindungen sind mit zusätzlichen Streifen aus Kohlefaser umwickelt, um sowohl zusätzliche strukturelle Unterstützung als auch nahtlose Oberflächengüte zu bieten, und all diese Montage wird in einer Vorrichtung durchgeführt, um eine perfekte Ausrichtung zu gewährleisten.
Jetzt sieht es aus wie ein Rahmen, der nächste Schritt ist das Schleifen und Lackieren. Ein mühsamer Prozess der feinen Detaillierung stellt sicher, dass kein überschüssiges Harz oder Markierungen aus der Form sichtbar sind. Insbesondere werden die Hersteller sehr genau auf die Klebeverbindungen achten, die oft die meiste Behandlung von der Rahmenmontage erfordern.
An dieser Stelle finden Bohrungen für Wasserflaschenhalter, die Umwerferaufnahme und Kabelführungssysteme statt. Mit einer Mischung aus Nietmuttern (Gewindenieten), Nieten und Epoxidharz, die typischerweise zur dauerhaften Befestigung der Gegenstände verwendet werden, werden diese sorgfältig zu Bereichen hinzugefügt, die bereits in Vorbereitung während der Auflegephase verstärkt wurden.
Alles in allem soll die Erstellung eines einzigen Allied Alfa-Rahmens, der vollständig in den USA im eigenen Haus hergestellt wird, ungefähr 24 Stunden Arbeit in Anspruch nehmen.
„In der tatsächlichen Zeit dauert es ungefähr 10 Tage, bis ein Fahrrad durch das Gebäude fährt“, sagt Pickman.
Wenn es richtig gemacht wird, erzeugt das Monocoque-Design ein unglaublich starkes und leichtes Produkt mit minimaler Materialüberlappung. Aus diesem Grund und der Art und Weise, wie die mechanischen Eigenschaften der Kohlefaser so sorgfältig kontrolliert werden können, ist die Monocoque-Herstellung die erste Wahl für den Bau eines Rahmens mit dem höchsten Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht. Wenn man sich zum Beispiel die in der WorldTour verwendeten Bikes ansieht, verwenden alle außer dem Colnago C60 des UAE Team Emirates eine modulare Monocoque-Fertigungstechnik.
Die Herstellung von Monocoques ist jedoch nicht ohne einige Nachteile, die hauptsächlich mit der Zugänglichkeit und den Kosten zusammenhängen.
Erstens ist diese Methode, wie oben beschrieben, äußerst arbeitsintensiv. Selbst eine gut besetzte und effiziente Fabrik wie die von Allied benötigt relativ lange, um einen Rahmen herzustellen. Dies ist einer der Hauptgründe, warum der Großteil der weltweiten Carbonfahrräder in Asien hergestellt wird – wenn die Arbeitskosten den größten Teil der Herstellungskosten ausmachen, ist es sinnvoll, die Arbeitskosten so weit wie möglich zu minimieren.
Zweitens müssen für jedes Rahmendesign spezifische Formen erstellt werden, und innerhalb dessen erfordert jede Rahmengröße auch eine eigene Form. Wenn man bedenkt, dass einige Hersteller 12 Größen oder sogar mehrere Geometrien für jede Größe anbieten, ist es leicht zu erkennen, welche Kosten in diesem Prozess anfallen. Laut Pickman kostet Allied’s Spritzgussinvestition für ein neues Rahmen- und Gabeldesign über eine vollständige Größenpalette, einschließlich begleitender spezifischer Werkzeuge, rund 160.000 US-Dollar.
Um dies zu überwinden, arbeiten viele Hersteller an einem zwei- oder dreijährigen Lebenszyklus für ein Carbonrahmendesign, um die Kosten über einen längeren Zeitraum amortisieren zu können. Dies ist einer der Hauptgründe, warum Giant oder Specialized nicht jedes Jahr ein neues Rahmenmodell herausbringen.
Bei solchen Werkzeugkosten fällt es kleineren Marken und Herstellern schwer, die Ressourcen zu rechtfertigen, wenn keine Produktionsmengen zur Verfügung stehen, um die Investition zu unterstützen. In vielen Fällen führt dies dazu, dass Open-Source- oder generische Tools von kleineren oder Discount-Marken verwendet werden.
Tube to Tube
Boutique-Hersteller, die sich auf kundenspezifische Geometrien, Passungen und Lay-ups spezialisiert haben, finden es äußerst schwierig, Monocoque-Designs zu einem marktfähigen Preis herzustellen, weshalb sie sich häufig einer anderen Methode der Rahmenherstellung zuwenden, die als Tube-to-Tube bezeichnet wird. Im Konzept unterscheidet es sich nicht allzu sehr von geschweißten Stahl-, Titan- und Aluminiumrahmen.
Bei diesem Verfahren wird jedes Carbonrahmenrohr separat hergestellt und manchmal direkt von einem Carbonrohrhersteller bezogen. Diese Methode bietet Bauherren eine geringere Eintrittsbarriere, um die Geometrie, Steifigkeit und Fahrqualität eines Rahmens zu kontrollieren. Die Rohrauswahl bestimmt die Leistungseigenschaften, die ein Rahmenbauer anstrebt, und die kundenspezifische Rohrlänge bestimmt die Geometrie.
Wenn die Rohre ausgewählt und auf Länge geschnitten sind, werden sie so gehrt, dass sie nahtlos ineinander passen. Dann wird eine Schablone verwendet, während die Rohre zu einem Rahmen zusammengefügt werden. Builders oft epoxy die rohre zusammen, und dann verwenden pre-cut, pre-preg blätter zu wrap die rohre zusammen und verstärken die gelenke.
Bei einigen fortgeschritteneren Methoden wird der Rahmen dann in einen Vakuumbeutel oder sogar in eine starre oder flexible Form gegeben, um die Verdichtung zu unterstützen, während andere direkt zur endgültigen Vorbereitung übergehen, sobald das Harz ausgehärtet ist.
Diese Methode ist beliebt für Rahmen mit benutzerdefinierter Geometrie, da sie eine breite Palette von Steuerelementen für bestimmte Winkel und Rohrlängen ermöglicht. Es ist jedoch ein Prozess, der einen qualifizierten Ansatz erfordert, um die langfristige Sicherheit zu gewährleisten. Darüber hinaus gibt es bei dieser Methode mehr redundante Materialüberlappungen als bei der Monocoque-Technik.
Lugged Carbon
Ähnlich wie bei der Rohr-zu-Rohr-Methode werden bei Lugged Carbon-Rahmen einzelne Rohre Stück für Stück zu einem Rahmen verbunden. Wo jedoch Rohr-zu-Rohr-Verbindungen einzeln verpackt sind, verwenden gemuffte Carbonrahmen eher ein Plug-and-Play-Verfahren, bei dem die Gehrungsrohre in vorgeformte Laschen eingeklebt werden – wiederum genau wie ihre metallischen Analoga.
Oft sind auch die Stollen moderner Carbonrahmen aus Carbon, wie beim Colnago C60, aber das ist nicht immer der Fall. Wie die Rohr-zu-Rohr-Konstruktion bietet die Lugged-Konstruktion eine großzügige Flexibilität in Bezug auf Rahmengeometrie, Rahmensteifigkeit und Fahrqualität, wobei die Möglichkeiten nur durch die verfügbaren Laschen begrenzt sind.
Eines der neuesten High-Tech-Beispiele ist Bastion aus Melbourne, Australien, das 3D-gedruckte Titanösen für eine vollständige kundenspezifische Kontrolle bei jeder Bestellung verwendet. Die ursprüngliche BMC Teammachine, wie sie von Tyler Hamilton auf Phonak gefahren wurde, verwendete Aluminiumösen mit Carbonrohren, und viel früher war Trek mit seinem 2300-Straßenrahmen Vorreiter bei der Massenproduktion der Technologie.
Genau wie bei der Rohr-zu-Rohr-Konstruktion weisen gemuffte Rahmen jedoch von Natur aus mehr Materialüberlappungen auf als Monocoque-Rahmen und weisen daher ein geringeres Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht auf.
Qualitätskontrolle und Tests
Was nicht offensichtlich ist, sind die Schritte, die einige Hersteller unternehmen, um sicherzustellen, dass die fertigen Rahmen tatsächlich die Designabsicht erfüllen – und mit anderen Worten sicher zu fahren sind.
Während es in diesem Bereich einige Industriestandards gibt, wie z. B. CEN– und ISO–Zertifizierungen, könnte das, was Allied Cycle Works – und die meisten anderen großen Marken – tun, als die gängigsten Praktiken angesehen werden. Zusätzlich zu häufigen Sichtprüfungen werden einzelne Teile und Unterbaugruppen einzeln gewogen, um sicherzustellen, dass die richtige Menge Harz in jede Komponente eingegossen wurde. Dank der geringeren Produktionsmengen von Allied werden auch Rohstoffe nachverfolgt.
Der deutsche Rahmenlieferant Canyon geht sogar so weit, Gabeln und Rahmen mit einem Röntgengerät zu untersuchen, was eine detailliertere, zerstörungsfreie Möglichkeit bietet, fertige Verbundteile zu untersuchen.
Ein fertiger Rahmen
Alles in allem ist das Erstellen eines Carbonrahmens ein zeitaufwändiger Prozess, der überraschend praktisch bleibt. Für ein Material mit so viel Vielseitigkeit in seiner Verwendung steckt der Teufel zweifellos im Detail – besonders wenn es darum geht, etwas zu schaffen, das gleichermaßen leicht, stark, nachgiebig und sicher ist.
Von weitem hat sich an der Herstellung von Carbonrädern im Laufe der Jahre nicht viel geändert. Wenn Sie jedoch genauer hinschauen, werden Sie feststellen, dass das feinere Verständnis der Materialanwendung und die verbesserte Qualitätskontrolle zu einem Produkt geführt haben, das dem überlegen ist, was in den vergangenen Jahren verfügbar war. Unabhängig von der ästhetischen Form eines Rahmens kann man mit Sicherheit sagen, dass die wahre Leistung von Kohlefaser weit unter der Oberfläche liegt.
