Das richtige Material für Ihren Rahmen

Die Hauptfahreigenschaften hängen direkt von der Qualität und Geometrie eines Rahmens ab. Ein minderwertiger Carbonrahmen neigt dazu, viel mehr zu flexen als ein hochwertiger Carbonrahmen; und ich versichere Ihnen, dass man den Unterschied zwischen den beiden definitiv bemerkt, wenn man mit Höchstgeschwindigkeit um eine Kurve fährt. Im Folgenden betrachten wir, was den Rahmen mehr als alles andere charakterisiert: das Material, aus dem er gebaut ist. Kohlefaser, Aluminium, Stahl und Titan (oder eine Kombination davon) sind die gebräuchlichsten. Das verwendete Material bietet eine Reihe unterschiedlicher Eigenschaften, die die Kosten, den Komfort, das Gewicht, die Steifigkeit, die Festigkeit und die Haltbarkeit jedes Rahmens verändern können. Oft ist es jedoch nicht nur das gewählte Material, sondern auch, wie es verwendet wird. Bevor wir auf die Details der einzelnen Materialien eingehen, ist es gut, die Hauptfaktoren zu identifizieren, die bei der Auswahl zu berücksichtigen sind.

Gewicht

Ihr Fahrrad muss stark genug sein, um Sie und zusätzliches Gewicht, das Sie mitführen möchten (Seitentasche, verschiedene Ausrüstungen usw.), zu tragen. Jedes Material hat unterschiedliche Eigenschaften, aber es gibt immer einen Kompromiss zwischen Gewicht und Festigkeit. Tatsächlich sind die stärksten Materialien auch die schwersten. Ein bisschen wie das Sprichwort, dass man nicht alles haben kann, muss man einen Kompromiss akzeptieren. Ein weiterer Aspekt, den es zu berücksichtigen gilt, ist, wie wichtig es ist, ein leichtes Fahrrad zu haben. Wenn Sie maximale Leistung anstreben, müssen Sie dies berücksichtigen.

Zweck

Wenn Sie an Rennen denken, ist ein leichtes, aber steifes Fahrrad ideal. Umgekehrt, wenn Sie lange Touren oder Offroad-Abenteuer planen, die die Fähigkeit erfordern, Ausrüstung zu tragen, dann ist Robustheit eine Ihrer Prioritäten. Fahrräder sind mit unterschiedlichen Merkmalen in Bezug auf die Art der Nutzung, für die sie bestimmt sind, konzipiert; und um bestimmte Eigenschaften zu erreichen, muss ein spezifisches Material verwendet werden.

Festigkeit

Alle Materialien verschleißen im Laufe der Zeit, aber einige schneller als andere. Stahl zum Beispiel rostet, wenn er nicht gepflegt wird, schneller als Aluminium. Carbon- und Titanrahmen hingegen haben eine optimale Haltbarkeit über die Zeit. Materialien wie Carbon sind jedoch weniger stoßfest als Stahl und Aluminium.

Budget

Sicherlich der einflussreichste Faktor bei der Wahl eines Fahrrads und folglich seiner Materialien. Allgemein gesagt, finden wir von den teuersten bis zu den günstigsten Titan, Carbon, Aluminium und Stahl. Wie immer muss jedoch der Kompromiss zwischen Kosten und Nutzung berücksichtigt werden.

Carbon

Kohlefaser ist zweifellos ein außergewöhnliches Material für den Bau von Fahrradrahmen. Steifigkeit, Leichtigkeit, Formbarkeit, hohe Spannungsfestigkeit lassen uns derzeit in der sogenannten Carbon-Ära leben. Während einige Materialien schwer zu bearbeiten sind, ist Carbon leicht formbar und passt sich am besten den Bedürfnissen des Designers an. Die Fähigkeit, Formen anzupassen und die Art und Weise, wie das Material verwendet wird, machen Rahmen aerodynamisch, leicht, steif, aber auch komfortabel. Carbon wurde von Herstellern in den frühen 90er Jahren eingeführt, nachdem es in den späten 80er Jahren an Fahrrädern von Profiradsportlern getestet wurde. Das Material wurde wegen seiner Leichtigkeit im Vergleich zu Stahlrahmen gewählt und wurde somit zur ersten Wahl. Anfangs verhinderten seine hohen Kosten, die faire Qualität des verwendeten Carbons und die Herstellungsmethoden seine schnelle Massenverbreitung. Heute kann Kohlefaser in fast alle Komponenten eines Fahrrads integriert werden. Wenn man von Carbonrädern spricht, ist es wichtig zu verstehen, dass das Endprodukt aus zwei Elementen besteht: den Kohlefasern und dem Harz, das wie Klebstoff wirkt und die Fasern zusammenhält. Die Dicke einer einzelnen Faser kann stark variieren, ist aber immer viel dünner als ein Haar. Diese einzelnen Kohlenstofffilamente werden zu einem "Spool" gebündelt, das zu Blättern gewebt wird, die einem Stoff ähneln. Das Harz ist oft der schwächere und steifere Teil, daher ist das Ziel, sicherzustellen, dass die Filamente so nah wie möglich beieinander liegen. Das in Fahrrädern verwendete Carbon ist oft unidirektional, und daher ist der Winkel, in dem es verlegt wird, extrem wichtig. Das Verlegen in einem bestimmten Winkel schafft tatsächlich Widerstand und Steifigkeit in der notwendigen Richtung. Wenn zum Beispiel die auf den Rahmen ausgeübte Kraft der Richtung der Faserverlegung entgegengesetzt ist, sind sie stark und widerstandsfähig; während, wenn die Fasern in einem Winkel angeordnet sind, für den sie der angewandten Kraft nicht entgegenwirken können, der Rahmen flexen wird. Andere Teile des Rahmens oder einfach billigere Carbonrahmen können gewebte Kohlefasern verwenden, die mehr oder weniger die gleichen Eigenschaften in allen Richtungen haben, in denen sie verlegt sind. Jenseits all dieser technischen Details ist es wichtig zu wissen, dass die Art der Faser das Endprodukt verändert. Die Fasern können stark oder steif oder beides sein. Wenn Ingenieure einen Rahmen entwerfen müssen, müssen sie stärkere Fasern in Bereichen verwenden, in denen das Fahrrad mehr Festigkeit erfordert, wie zum Beispiel im Steuerrohr. An dieser Stelle müssen die Fasern Kräfte absorbieren, um Brüche zu verhindern. Andere Bereiche des Rahmens müssen steifer sein, wie das Tretlagergehäuse. An diesem Punkt werden hochwertige Rahmen sicherlich steifere Fasern verwenden als Rahmen auf niedrigerem Niveau. Hersteller behaupten, dass ihre hochwertigen Rahmen etwa 400 Carbonblätter haben. Die Leistung des Fahrrads zu verändern, erfordert die komplexen Prozesse der Auswahl der richtigen Kohlefaser, verstärkt mit dem besten Harz, angeordnet mit der besten Technik und in die beste Richtung gelenkt. Es ist jedoch nie nur einer dieser Faktoren, die die Qualität eines Rahmens bestimmen, sondern sie müssen zusammen analysiert werden. Wenn Sie beabsichtigen, mehrere Kilometer im Sattel Ihres Fahrrads zurückzulegen und wettbewerbsorientierte Menschen sind, die sich dem Wettkampf nähern möchten, dann können Sie auf ein Carbonrad nicht verzichten. Wie bereits erwähnt, sind die Rahmen leichter und aerodynamischer als Rahmen aus anderen Materialien. Dies ermöglicht es Ihnen, auch lange Anstiege zu bewältigen, ohne unnötiges übermäßiges Gewicht zu tragen. Nur das Wesentliche! Carbonrahmen sind trotz ihrer Leichtigkeit auch sehr stark und steif. Die Steifigkeit ermöglicht es Ihnen daher, die auf die Pedale ausgeübte Kraft optimal umzuwandeln. Schließlich sorgt Carbon auch für einen guten Fahrkomfort, da es Vibrationen gut absorbieren kann. Natürlich variiert die Qualität des Rahmens je nach Qualität des Carbons und der Art der Verarbeitung. Ein hochwertiger Carbonrahmen garantiert alle Vorteile, über die wir gerade gesprochen haben, während ein minderwertiger Rahmen möglicherweise nicht in jedem Aspekt so leistungsfähig ist. Der Nachteil von Carbon ist, dass einige Bereiche, wenn sie starken Belastungen ausgesetzt sind, die beispielsweise durch einen Sturz verursacht werden, brechen können. Sobald die Integrität des Carbons beeinträchtigt ist, kann der Rahmen extrem fragil und gefährlich zu verwenden werden. An diesem Punkt muss er ersetzt oder repariert werden. Um es kurz zusammenzufassen: Vorteile: hohes Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis, hervorragende Beständigkeit gegen Temperaturen und Korrosion, Haltbarkeit. Nachteile: Preis, einmal beschädigt (gerissen) ist es meist irreparabel, aufwendigere und komplexere Produktion.

Aluminium

Aluminiumrahmen sind vielleicht die häufigsten in der modernen Fahrradindustrie, auch weil es ein Material ist, das weit verbreitet für Komponenten verwendet wird. Es ist kein sehr "dichtes" Material, daher kann es für leichte Strukturen verwendet werden, was es perfekt für Fahrräder macht. Diese Rahmen sind relativ günstig in der Produktion, insbesondere im Vergleich zu Carbonrahmen, für deren Herstellung es etwa 14-mal länger dauert. Wie wir bereits für Kohlefaser gesagt haben, ist Aluminium in vielen Formen erhältlich und wird immer mit einer kleinen Menge anderer Metalle und Mineralien gebunden. Unabhängig von der Materialwahl haben einige jüngste Entdeckungen im Sektor eine größere Anpassung des Rahmendesigns ermöglicht, mit einer tatsächlichen Verbesserung der Fahrqualität. Nicht nur die Formen der Rohre können modifiziert werden, sondern auch die Dicke kann ausgeglichen werden, um Strukturen in einigen Bereichen widerstandsfähiger und in anderen leichter zu machen, je nach Bedarf. Im Wesentlichen wird die Mitte des Rohrs verdünnt, um Gewicht zu reduzieren, während in der Nähe der Schweißnähte mehr Widerstand beibehalten wird. "Straight gauge"-Rohre variieren nicht in der Dicke und gewährleisten eine gleichmäßige Widerstandsfähigkeit über das gesamte Rohr (auf Kosten des Gewichts). Die "single", "double" und "triple butted" haben unterschiedliche Dicken, die es dem Rahmen ermöglichen, an den Stellen, an denen das Rohr dicker ist, größeren Widerstand zu leisten, ohne zu viel Gewicht in der Mitte zu haben. Die "single butted" haben ein Ende dicker als der Rest des Rohrs, während die "double" intuitiv beide Enden dicker als die Mitte haben. Die "triple butted" haben stattdessen zwei Dickenstufen an beiden Enden. Die "single" wird zum Beispiel für die Sattelstützenklemme verwendet, die "double" für den Tretlagerbereich und das Steuerrohr. Da die Modulation der Dicke mehr Zeit in der Verarbeitung erfordert, werden billigere Rahmen diese Technologie nicht verwenden und daher "straight gauge" sein. Aluminiumrohre können auch in einem Prozess namens "Hydroforming" geformt werden; eine Art, Metalle mit einer Form und Flüssigkeit zu formen. Das Aluminiumrohr wird in eine präzise geformte Form gelegt, und ein Hochdruckstrahl lässt das Aluminiumrohr die gewünschte Form annehmen. Diese Technik wird häufig verwendet, um die Form der Rohre zu optimieren, damit sie mehr Steifigkeit gewinnen, ohne zusätzliches Material zur Verstärkung zu benötigen. Die Änderung des Designs eines Rahmens kann helfen, ein leichtes Fahrrad zu erreichen, das stark und komfortabel ist. Aluminium ermöglicht eine geringe Dichte und ist bei gleicher Dicke nicht so stark wie Stahl, aber leichter und viel widerstandsfähiger gegen Korrosion. Auf der negativen Seite hat Aluminium eine geringere Beständigkeit über die Zeit im Vergleich zu Carbon. Wenn es richtig strukturiert und gewartet wird, kann Aluminium auch ein Leben lang halten. Wenn Sie nach einem Fahrrad suchen, das ewig hält, dann ist Aluminium definitiv für Sie. Wie gesagt, es ist leicht, aber sehr stark als Material. Kinderfahrräder werden hauptsächlich aus Aluminium gebaut, aus Kostengründen, aber auch aus Gründen der Widerstandsfähigkeit. Wenn Sie ein Anfänger sind und in die Welt des Radsports eintauchen möchten, ist Aluminium definitiv das beste Material, um damit zu beginnen. Das richtige Gleichgewicht zwischen niedrigem Preis und guter Leistung. Um es kurz zusammenzufassen: Vorteile: Kosten, einfacher zu produzieren, hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, Korrosionsbeständigkeit. Nachteile: schwer zu reparieren, geringere Beständigkeit über die Zeit.

Stahl

Bis etwa 1980 war Stahl die universelle Wahl für Fahrradrahmen. Anschließend übernahmen zuerst Aluminium und dann Carbon. Heute wird Stahl nur noch für die Produktion einiger weniger Nischen-"Custom Classic"-Fahrräder verwendet. Es gibt zwei verschiedene Arten von Stahl, die in der Fahrradindustrie verwendet werden: Die erste wird "hi-ten" genannt, da sie viel elastischer ist ("high tensile" = hoch elastisch) und oft für billigere Fahrräder verwendet wird. Sie hat ein sehr niedriges Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, und aus diesem Grund wählen Fertigungsunternehmen dieses Material, wenn sie extrem kostengünstige Teile produzieren möchten. Hochwertige Stahlfahrräder hingegen werden mit dem sogenannten "Chromoly" (auch bekannt als "CroMo" von Chrom und Molybdän) gebaut, einer Stahllegierung, die im Vergleich zu "hi-ten" eine größere Widerstandsfähigkeit bietet und geformt werden kann, um Rohre zu haben, die dünner oder dicker werden, genau wie bei Aluminium. Stahl ist kostengünstig, langlebig und widerstandsfähig, leicht reparierbar und formbar. Im Gegensatz zu Carbon und Aluminium sind Schäden an einem Stahlrahmen leicht reparierbar und gefährden selten die Sicherheit des Rahmens. Entgegen der Erwartung, angesichts seiner Widerstandsfähigkeit, ermöglicht Stahl auch die Absorption von Stößen dank seiner elastischen Eigenschaften. Der Nachteil ist, dass es anfällig für Oxidation (Rost) ist und im Vergleich zu anderen Materialien definitiv schwerer ist. "Touring"- und Mountainbikes werden oft aus Stahl hergestellt, dank seiner bekannten Haltbarkeit über die Zeit. Dieses Material ist auch ideal, um neben dem Gewicht des Radfahrers auch das Gewicht von Seitentaschen und Zubehör, das von Wanderern verwendet wird, zu tragen, ohne die Leistung des Fahrrads zu beeinträchtigen. Stahl findet sich in den meisten Fällen in Einstiegsfahrrädern, Kinderfahrrädern oder Freizeitfahrrädern, bei denen das Gewicht, kurz gesagt, kein so wichtiger Faktor ist. Um es kurz zusammenzufassen: Vorteile: Kosten und Wartungsfreundlichkeit, Haltbarkeit, Widerstandsfähigkeit Nachteile: Gewicht, anfällig für Oxidation.

Titan

Titan teilt viele der Eigenschaften von Stahl, ist jedoch leichter, widerstandsfähiger gegen Oxidation und zweifellos langlebiger über die Zeit. Der Nachteil ist, dass es viel teurer in der Produktion ist und viele mehr Arbeitsstunden erfordert. Die Herstellung eines Titanfahrradrahmens erfordert spezifische Fähigkeiten. Wie auch bei Stahl und Aluminium wird das in Rahmen verwendete Titan in Form einer "Legierung" verwendet, die oft aus einem Prozentsatz von Aluminium und Vanadium besteht. Titan hat nie so viel Ruhm erlangt wie die konkurrierenden Materialien, obwohl es zur gleichen Zeit wie Aluminium und Kohlefaser auf den Markt kam, die beide billiger und einfacher zu bearbeiten sind. Dennoch hat Titan ein besseres Verhältnis in Bezug auf Steifigkeit und Gewicht, was dazu führt, dass es eine Stoßfestigkeit ähnlich wie Carbon hat und praktisch unzerstörbar ist. Fast alle Hersteller von Titanrahmen bieten eine lebenslange Garantie auf Herstellungsfehler. Um es kurz zusammenzufassen: Vorteile: Widerstandsfähigkeit, Haltbarkeit, Oxidationsbeständigkeit, Fahrqualität, Gewicht. Nachteile: hohe Kosten, Schwierigkeit in der Produktion.