Exploratorium: Wissenschaft des Fahrradfahrens: Rahmen und Materialien/Seite 2 von 4

Rahmen und Materialien Seite 2 von 4

Materialien für den Rahmenbau (Fortsetzung)

Stahl

"Stahl kennen wir schon seit sehr langer Zeit. Es ist wahrscheinllich das meist untersuchte, am besten bekannte und auch das am häufigsten verwendete Material in praktisch jedem Industriezweig. Die Eigenschaften des Stahls sind sehr gut einstellbar, ähnlich wie man auch ein Klavier stimmen kann. Beim Rahmenbau hat man eine sehr breite Auswahl zwischen verschiedenen Rohren. Zugleich ist Stahl normalerweise auch das erschwinglichste aller Materialen. "

Paolo spricht über die Verwendung von Stahl

Ein Stück von einem dünnwandigen Stahlrohr neben einem dickwandigen Aluminiumrohr. Trotz der größeren Dicke ist das Aluminiumrohr leichter

Aluminium

"Aluminium ist ein ganz interessantes Material. Man kann es eigentlich nicht biegen, und wenn man es trotzdem versucht, kann man das Material sehr leicht zerbrechen. Darum haben Aluminiumgestelle heutzutage Rohre mit einem großen Durchmesser. So um die Materialbelastung, die beim Fahren entsteht, minimiert.

Paolo erläutert die Vorzüge von Aluminium

Titan

"Titan ist eigentlich das ideale Material für den Fahrradbau. Es hat ein ausgezeichnetes Stabilitäts-/Gewichts-Verhältnis. Man braucht es nicht zu lackieren und dennoch sieht es selbst nach langer Zeit noch immer fantastisch aus. Und es hat kompensierende Eigenschaften: wenn es mit etwas anderem zusammenstößt, hat es die Tendenz, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren", erklärt Paolo. Der Preis ist allerdings eine andere Geschichte: Titan-Stangen können bis zum 15-fachen von Stahlstangen kosten.

Paolo spricht über Titan

Paolo beherrscht die schwierige Technik, Titan zu schweißen. Saubere Schweißnähte und die Robustheit des Materials machen den Rahmen der stark, dass er höchsten Beanspruchungen ausgesetzt werden kann.

Paolo überprüft eine kürzlich geschweißte Stange eines Titan-Rahmens. Paolo schweißt Rahmen aus Stahl, Aluminium und Titan. Um ein Fahrrad aus Kohlenstoff-Fasern zu bauen, wird das Schweißgerät beiseite gestellt und Lagen von Kohlenstoff über eine Schablone oder in eine Gussform gelegt.

Kohlenstoff

"Kohlenstoff ist das Material der Bootsbauer, wie es ein Freund von mir nennt. Kohlenstoff-Fasern sind sehr interessant, denn im Gegensatz zu den anderen Materialen, die man in Rohren verarbeiten oder am Stück schmieden muss, kann man hier in einem Werkstück die Faserrichtung wechseln lassen, wodurch es wiederum anders auf Belastung reagiert. Wenn man einen Kohlenstoff-Rahmen herstellt, fühlt man sich ein bisschen wie ein Schneider."

Paolo spricht über die Verwendung von Kohlenstoff-Fasern beim Rahmenbau.

Elastizität und maximale Belastbarkeit

Man kann Materialien ganz gut anhand der Kriterien ihrer Elastizität und ihrer maximalen Belastbarkeit vergleichen. Als Beispiel nimmt Paolo einen ganz normalen Plastikkamm. "Wenn man einen Kamm aus Plastik ein Stückchen verbiegt, kehrt er in seine ursprüngliche Form zurück, sobald man ihn loslässt. Dann gibt es einen Punkt, an dem der Kamm sich nicht mehr zurückbiegt, sondern so bleibt, wie man ihn gebogen hat. Und letztendlich gibt es natürlich den Punkt, an dem der Kamm durchbricht."

In diesem Fall hat der Rahmen gehalten und das Rad hat versagt. Obwohl (wie im Abschnitt "Das Rad" erwähnt) die Speichenräder zu den stabilsten Konstruktionen gehören, die Menschen hervorgebracht haben, können sie unter extremen Belastungen dennoch zu Bruch gehen. - Klick auf das Bild, um in einem QuickTime Film (880K) die Ursache herauszufinden.
QUELLE FÜR BILD UND VIDEO: LOGAN KELSEY

Diese drei Phasen sind bei dem Material eines Fahrradrahmens ziemlich wichtig, da sie den Entwurf des Rahmens beeinflussen. Eines der auffälligsten Beispiele hierfür sind die dicken Rohre, wie man sie bei Aluminium-Fahrrädern sieht. Paolo erklärt, dass die Elastizität und die maximale Belastbarkeit von Aluminium dicht bei einander liegen. Das bedeutet, dass beim Aluminium nur ein winziger Kraftunterschied zwischen Biegen und Brechen entscheidet. Da die dickwandigen Rohre stabiler als dünnwandige, schützen sie das Fahrrad besser vor Spannungen und Beanspruchungen, die zu einem Versagen des Materials führen könnten.

Rahmen und Materialien Seite 2 von 4
Klicke auf Weiter für die nächste Seite