Kohlenstofffasern – Carbonkomposite — Materiály — Duratec

Materials used

Kohlenstofffasern – Carbonkomposite

Von einem innovativen Zugang zeugen auch die bei der Herstellung der Rahmen der Fahrräder und betreffenden Komponenten verwendeten Materialien. In hohem Maße werden gegenwärtig Carbonkomposite verwendet, und zwar vor allem aufgrund ihrer Eigenschaften.

Die Firma Duratec fertigt in ihrer eigenen Werkstatt Kompositmonocoques mittels Anwendung der im Entwicklungszentrum von DURATEC entwickelten einzigartigen Technologie AFCF und verwendet hochmodulare grafitisierte Fasern (HM - High Modulus). Ein Faser-Hochmodul bedeutet Herstellung aus feinsten Kohlenstofffasern mit höherem "Young-Modul", und somit höhere Steifheit und Festigkeit. Je höher das Modul ist, desto höher der Preis des Materials und desto besser die mechanischen Eigenschaften (siehe weiter) (Verweis auf AFCF).

Die Vorteile der Verwendung eines Kohlenstoffkomposits: wenig Gewicht, hohe Festigkeit, hervorragende Absorptionseigenschaften bei Schlägen, lange Lebensdauer, sehr günstige Ermüdungscharakteristik (siehe Diagramm unten), sehr kompaktes und attraktives Design, welches in der Zusammensetzung und dem Typ der verwendeten Fasern seine Voraussetzung findet.

KOMPOSIT-ERMÜDUNGSVERHALTEN:


Únavová křivka

Welches Material soll man für sein Fahrrad wählen? Die oben erwähnten Vorteile legen die Wahl eines Komposits nahe, jedoch sollte sich der durchschnittliche Benutzer auch der Nachteile von Kompositen bewusst sein, in erster Linie der fehlenden Reparatur- und Wartungsmöglichkeit. Wir erwähnen dies hier mit gebührendem Nachdruck, denn Kunden der Marke DURATEC sind ein "Fullservice" gewohnt, im Zuge dessen es auch nach Jahren möglich ist, den Rahmen sanieren zu lassen (den Lack abnehmen und neu lackieren lassen) und diesen weitere Jahre zu verwenden. Im Falle der Wahl von Komposit ist aber ein solches Service nicht zu gewährleisten. Und damit hängt auch dessen fehlende Reparaturmöglichkeit zusammen. Bei einem Unfall, Sturz, etc. kann es  zu einer Aushärtung der Fasern kommen; einem Bruch des Rohres oder einer anderen Beeinträchtigung der Struktur, welche wir "bislang" nicht zu reparieren vermögen.

Preisunterschiede bei Carbonrahmen: Sehr häufig wird uns die Frage gestellt, warum sich die Preise für Carbonrahmen in einem Bereich von 18.000 bis zu 80.000 CZK bewegen. Eine diesbezügliche Unterschiedung ist von Beginn des Fertigungsprozesses an möglich. Unterschieden begegnen wir bereits beim Herstellungsmaterial selbst - dem Komposit, das in der Folge die Fahreigenschaften beeinflusst. Die Verwendung von Komposit seitens renommierter Marken wir Hexcel oder Toray (Japan), welche die Zertifizierung des Materials garantieren, erhöht natürlich den Preis, bürgt aber für Qualität und für durch Normen vorgeschriebene Parameter. Der Preis des Materials ist auch von den technischen Anforderungen an das Elastizitätsmodul des gegebenen Materials abhängig. Wie bereits erwähnt, je höher die Ansprüche, desto höher der Preis. Ein Unterschied im Preis kann auch durch die gewählte Technologie der Herstellung der Carbonrahmen, die sich ständig weiterentwickelt, bedingt sein. In der Entwicklung anfallende Kosten werden im Verkauf kompensiert, womit es zu einer Beeinflussung des Preises des Endprodukts kommt. Bei der Entwicklung handelt es sich um die Entwicklung der Fertigungstechnologie sowie des technischen Designs des Produkts. Die erforderliche Festigkeit und Steifheit der Rahmenkonstruktion hängt von der Erfahrung des Konstrukteurs ab, der den Rahmen dimensioniert und somit vor allem durch Komposition und Schnittanzahl je Rahmen dessen Eigenschaften mitbestimmt. Zur besseren Vorstellung sei erwähnt, dass sich das Modell Cult CR3 aus circa 200 Schnitten zusammensetzt. Eine Senkung der Schnittanzahl bedeutet eine Reduktion des verbrauchten Materials, zugleich aber beeinflusst eine solche Senkung auch die nachfolgenden mechanischen Eigenschaften - und damit die Fahreigenschaften. Mit der Anzahl der Schnitte reduziert sich auch der zeitliche Aufwand für das Ansetzen der Schnitte, und die Produktion wird kostengünstiger. Weitere preisbestimmende Faktoren des Produkts sind die Wiederholbarkeit der Verwendung der Form sowie weitere klassische Kennziffern wie Serientauglichkeit, Preise der Arbeitskräfte, Betriebsregie, etc. 

TECHNISCHE INFORMATIONEN FÜR WISSBEGIERIGE

Charakteristik des Komposits: Material aus zwei oder mehreren Schichten mit divergierenden Eigenschaften, welche dem Folgeprodukt gemeinsam neue Eigenschaften verleihen. Im Falle von Kohlenstoffkomposit gehören dazu einerseits Kohlenstofffasern, die für Festigkeit sorgen und andererseits Bindemittel (am häufigsten Polymere). Die Art und Weise der verwendeten Kohlenstofffasern beeinflusst die späteren mechanischen Eigenschaften des Komposits.

Charakteristik der Kohlenstofffasern: Rund um Kohlenstofffasern und die Technologie ihrer Bearbeitung gibt es viele Marketingtricks, die zum Kauf der betreffenden Produkte verleiten sollen. Tatsächliche Unterschiede im Material zeigen sich aber auf recht einfache Weise. Vergleichsparameter ist das Elastizitätsmodul - das sog. Young-Modul. Die Mehrzahl der Kohlenstofffasern wird mit dem Elastizitätsmodul 33MSI verkauft. Diese Fasern können kleineren Durchmesser haben, was im Querschnitt eine höhere Steifheit bedingt. Die mit Intermediate Modulus bezeichnete Faser (IM-Faser) hat das Modul 42 MSI. Ein Vorteil der Verwendung von Fasern mit höherem MSI liegt im reduzierten Materialbedarf für das Erreichen der selben Steifheit und somit einer leichteren Konstruktion! IM-Fasern sind jedoch aufgrund ihrer aufwändigeren Herstellung teurer. Das Erreichen einer höheren Steifheit, als sie IM-Fasern mit sich bringen, ist durch einen verringerten Durchmesser der Fasern bei erhöhter Faserdichte möglich. Somit entstehen HM-Fasern (High Modul - 55 MSI und mehr), die relativ teuer und zerbrechlich sind.

Kohlenstofffasern werden in verschiedenen Größen nach der Tausenderanzahl der Fasern (K)  - 1K, 3K, 6K, 12K, 24K, 50K und weitere - geliefert. Diese Fasern werden mit unterschiedlichem Muster ins Gewebe eingewebt, wobei 3K das häufigste ist. Duratec verwendet am häufigsten die Faser mit einer Ausrichtung UD (undirectional).