Carbon, der Stoff aus dem die (Alp) Träume sind???

mi.ro

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Es gibt viele Mythen und Halbwahrheiten rund um den schwarzen Werkstoff. Habt Ihr Fragen dazu oder wollt Ihr euch ein bestimmtes Verfahren erklären lassen? Oder wollt Ihr nur eure Erfahrungen in die Runde werfen. NUR ZU! Ich werde mich so viel wie möglich am Thread beteiligen.
Zu meiner Person: I bims, da Miro. Ich mache jetzt Faserverbund seit etwa 25 Jahren. Angefangen hat alles im Gießereiinstitut der RWTH Aachen mit Metallgebundenen Faserverbunden. Über dern Motorsport (Toyota F1) kam ich in die Automobilbranche. Dann zwei Jahre Syntace Festanstellung und seit dem Ausscheiden freier Berater. 6 Jahre BMW CFK Entwicklung. Dann Gründung der Firma Miro Carbon. Zu meinen Kunden zählen Syntace, Cube, Sq-Lab um nur einige zu nennen. Seit 2019 wieder halbtags bei BMW beschäftigt. Ihr seht, ich sollte wissen wovon ich spreche.
Ich bin gespannt auf eure Fragen.

https://www.mtb-news.de/news/miro-erklaert-carbon-1/
https://www.mtb-news.de/news/interview-mit-ibc-user-mi-ro-der-carbon-experte/
 
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Moin Miro

ich bin an dich weitergeleitet worden und dein Werdegang passt so ziemlich wie die Faust bez. meiner Frage :) . Ich habe mit meinem Fahrrad auf nem Kicker einen Nose-Break hingelegt. Also frontale Krafteinwirkung auf die Federung - nicht von unten. Mein Bike hat mich mit einem sehr sehr ekligen Knacken abgestraft. Ich dachte nun icst alles kaputt aber erstmal äußerlich keine Schäden. Funktionierte alles. Jetzt ein paar Wochen später und einige Trails später wurde mir das zu heiß und ich hab den Steuersatz mal aufgemacht. Bilder hab ich beigefügt. Für mich sieht das Frakturiert aus. Gesplittert. Ab damit zum Profi und schauen ob noch was zu retten ist?
Danke schonmal für Deine Einschätzung!
 

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mi.ro

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Vom Foto lässt sich das schwer einschätzen. Diese Rissige Oberfläche hab ich bei frisch ausgeformten Rahmen auch schon gesehen. Das muss also nichts bedeuten. Mach den Rahmen mal "nackig" also bau mal alles ab inklusive Schwinge und dann klopfe den Bereich mal mit nem harten Gegenstand ab. Wie hört sich das an? Wie ein monolithisches Bauteil oder eher wie eine Rassel? Wenn es rassel ist er wird´klich kaputt. Dann hängt es sehr von der Grße der Fraktur ab ob sich reparieren Lohnt und Du kannst davon ausgehen, dass so eine Arbeit bei etwa 500€ + X liegt.
 
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general-easy

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Es gibt viele Mythen und Halbwahrheiten rund um den schwarzen Werkstoff. Habt Ihr Fragen dazu oder wollt Ihr euch ein bestimmtes Verfahren erklären lassen? Oder wollt Ihr nur eure Erfahrungen in die Runde werfen. NUR ZU! Ich werde mich so viel wie möglich am Thread beteiligen.
Zu meiner Person: I bims, da Miro. Ich mache jetzt Faserverbund seit etwa 25 Jahren. Angefangen hat alles im Gießereiinstitut der RWTH Aachen mit Metallgebundenen Faserverbunden. Über dern Motorsport (Toyota F1) kam ich in die Automobilbranche. Dann zwei Jahre Syntace Festanstellung und seit dem Ausscheiden freier Berater. 6 Jahre BMW CFK Entwicklung. Dann Gründung der Firma Miro Carbon. Zu meinen Kunden zählen Syntace, Cube, Sq-Lab um nur einige zu nennen. Seit 2019 wieder halbtags bei BMW beschäftigt. Ihr seht, ich sollte wissen wovon ich spreche.
Ich bin gespannt auf eure Fragen.

https://www.mtb-news.de/news/miro-erklaert-carbon-1/
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Cool, Danke für dein Angebot. Werden bestimmt einige Interessante Themen bei rumkommen. :daumen:
 
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Moinsen, das wird bestimmt ein interessanter Thread :) Was hältst du von additiver Fertigung in Verbindung mit quasi-kontinuierlicher CF, wie bspw. Markforged es praktiziert? Bisher ist das mMn durch den planaren 2.5D-Aufbau in Performance und Einsetzbarkeit stark eingeschränkt und selten eine echte Alternative zu Metall oder klassisch hergestellten CFK-Teilen. Vielleicht erhält das mit Mehrachs-CNC-3D-Kombidruckern, wie sie gerade erforscht werden, eine neue Dimension (haha), aber das bleibt wohl noch eine Weile Zukunftsmusik. Was denkst du darüber? btw, hast du Literaturempfehlungen zu FVW im allgemeinen?

€dit: Ach ja, wie sieht es mittlerweile mit dem echten Recycling (nicht thermische Verwertung) von CFK aus?
 

mi.ro

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Ich bin mir sicher, dass man mit dem Verfahren nicht an die Performance von üblich laminierten Teilen herankommt. Einfach, weil ich meine Vertärkungsfaser ja nur in einer Ebene Ablegen kann. In Z Richtung bleibt ja nur die Matrix. Das hier wird mit einem 5Achs Robby hergestellt. Das kann schon was.

1601543163255.png
 
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Uh, daran wird hier möglicherweise auch bald gearbeitet :) Wurde vorher eine Topologieoptimierung ausgeführt und danach entsprechend laminiert oder ist es nur visuell, zu Demonstrationszwecken?
 

mi.ro

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Literatur für den Pro oder den der einer werden will: A. Puck Festigkeitsanalyse von Faser-Matrix-Laminaten; Michaeli/Huybrechts/Wegener Dimensionierung mit Faserverbundwerkstoffen

Damit schafft man erst mal das Verständnis für das Material.

Für den Dummy aber auch für den Pro: C.Matthek Warum alles kaputt geht.

Schafft Durchblich mit beinah kindgerechten Erklärmethoden.
 
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Hallo,

wie ist der aktuelle Stand zum Thema Recycling, Entsorgung, Umwelt Wiederverwendung etc?
Welche Techniken gibt es, welche Maßnahmen werden getroffen. Was sagt das Gesetzt und vor allem: Was wird tatsächlich umgesetzt?

Achja.. noch was... Gibt es bereits vielversprechende alternative Materialien von welchen man davon ausgehen kann, dass diese in absehbarer Zukunft an unsere Räder kommen?
 
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Wie schätzt du die Haltbarkeit von Carbonbauteilen ein, angenommen, man zerstört sie nicht vorher bei Stürzen oder sonstigem?
Canyon gibt beispielsweise an, dass Carbonteile keine unbegrenzte Haltbarkeit haben und in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden sollten. Ich tausche Teile (leider) sowieso recht regelmäßig, fahre meine Rahmen aber gerne viele Jahre lang.
 

mi.ro

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Hallo,

wie ist der aktuelle Stand zum Thema Recycling, Entsorgung, Umwelt Wiederverwendung etc?
Welche Techniken gibt es, welche Maßnahmen werden getroffen. Was sagt das Gesetzt und vor allem: Was wird tatsächlich umgesetzt?

Achja.. noch was... Gibt es bereits vielversprechende alternative Materialien von welchen man davon ausgehen kann, dass diese in absehbarer Zukunft an unsere Räder kommen?
Tja, da erwischt Du mich eiskalt. Recycling wird noch sehr eingeschränkt betrieben. Es gibt verschiedene Ansätze die Faser aus der Matrix zu bekommen um dann ein Vlies daraus hezustellen. Es gibt diverse Studien, die sich mit Biopolymeren befassen die dann später durch Zersetzung die Faser freigeben. Soviel kann ich mit Sicherheit sagen: Es wird daran gearbeitet.
 

mi.ro

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Wie schätzt du die Haltbarkeit von Carbonbauteilen ein, angenommen, man zerstört sie nicht vorher bei Stürzen oder sonstigem?
Canyon gibt beispielsweise an, dass Carbonteile keine unbegrenzte Haltbarkeit haben und in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden sollten. Ich tausche Teile (leider) sowieso recht regelmäßig, fahre meine Rahmen aber gerne viele Jahre lang.
Also die Langlebigkeit von Epoxidgebundenem Carbon liegt bei hochbelasteten Bauteilen wenn sie gut gemacht sind etwa 10 mal höher als Aluminium. Ein Beispiel: Die P6 Highflex Sattelstütze durchlief 1.000.000 Zyklen im Zetler End of Life Test ohne zu versagen. Beim anschließend durgeführten PullDown Test konnte kein Rückgang der Festigkeit festgestellt werden. Die P6 Aluminiumstütze wurde nach 100.000 Lastwechseln im Pulldown getestet. Man musste einen 10%igen Rückgang der Festigkeit wahrnehmen. Syntace gibt auf Carbonlenker deshalb 10 Jahre Garantie. Jetzt kommt dann meistens das Argument der Lichtempfindlichkeit der Matrix. UV Licht kann die Matrix schädigen. Das stimmt. Wenn ich aber weiß, dass Carbonfaser vollkommen lichtundurchlässig ist wird schnell klar, dass nur ein sehr dünner Bereich des Bauteils, um genau zu sein 14 micrometer (2 x Faserdicke) hier geschädigt werden. Das ist so verschwindend wenig, dass man es vernachlässigen kann.
 
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Hi Miro,

Ich finde es toll, dass du hier Fragen zum Thema Carbon beantwortest.
Wir zu allen Themen finden sich ja im Internet viele verschiedene Meinungen, oft aber auch von Leuten, welche keine umfassenden Grundlagen oder wirkliches Wissen in diesem Bereich haben.

Was mich interessieren würde:
Im Internet gibt es viele verschiedene Carbonteile zu kaufen. Und auch auf verschiedenen Wegen.
Schaut man mal bei AliExpress finden sich tonnenweise Carbonteile für Fahrräder.
Aber auch bei "normalen" Händlern können Carbonteile in verschiedenen Preisbereichen gefunden werden.

Habe ich als Endkunde eine Chance, irgendwie zu unterscheiden, welche Produkte geeignet (sicher) sind?
Sollte man von "China-Carbon" grundsätzlich die Finger lassen?

Der Herstellungsprozess für Carbon ist teuer, ich kann mir nicht vorstellen, dass jeder kleine China-Händler eine eigene Carbonfabrik hat. Die werden ihre Teile ja wahrscheinlich bei den wenigen, großen Unternehmen einkaufen. Aber woher weiß ich jetzt, welches Produkt ich unbesorgt nutzen kann?

Die Fragestellung soll sich jetzt nicht nur auf China-Ware beziehen, auch bei großen, deutschen Händlern finde ich ja Carbonteile in einer großen Preis- und Gewichtsspanne.
 

mi.ro

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Ich rate von Billiganbietern ab. Premiumhersteller haben in der Regel ein ausgeklügeltes Qualitätssystem das es möglich macht den Hersteller in Fernost zu kontrollieren und ihn zu gleichbleibend guter Qualität zu zwingen. Zumal sie einen Ruf zu verlieren haben.
Ich wurde mal von einem Bad Tölzer Radl Händler gebeten einen Billiglenker aus Carbon zu testen. Der sah garnicht mal so übel aus aber er war nach 500 Lastwechseln im Zetler Test kaputt. !00.000 Lastwechsel wären sind ausreichend. Da fehlen aber dann noch 99.500 Lw!!

Bei Deutschen Anbietern würde ich auf Prüfsiegel von Zetler oder Syntace bestehen. Sobald die Deutschen von Eiinhaltung der DIN Norm sprechen würde ich gleich Abstand davon nehmen denn die Lasten nach DIN sind viel zu gering (Es sei denn sie haben mittlerweile was geändert).
 
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Hersteller in Fernost ... Ich rate von Billiganbietern ab.

Bei Deutschen ... Eiinhaltung der DIN Norm sprechen würde ich gleich Abstand davon nehmen
Hmm, meine Fernost-Carbon-Gabel hält jetzt schon seit 3 Jahren und 15O dokumentierten XC-Touren allen Misshandlungen stand, ebenso widersteht mein Fernost-Voll-Carbon-Sattel meinem Gewicht (80 kg + 8,5 kg Klamotten, Proviant, Ausrüstung) bis dato...
Vielleicht bricht ja eins oder gar beide dieser windigen Teile auf der 151sten Tour :ka:


Bei typischer Beanspruchung der Komponenten habe ich hier im Forum noch von keiner besonderen Häufung an Carbon-Bruch gelesen.
Selbst die berüchtigte Canyon-Kettenstrebe ist angesichts der Verkaufszahlen nur in homöopathischen Mengen aufgetreten ;)
 
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Find ich super dass Du hier Dein Wissen teilst!

Mich würde interessieren wie Du zum Thema gutmütiges Bruchverhalten von z.B. Lenkern stehst. Ich hab hier komplett widersprüchliche Aussagen von renommierten Herstellert gehört. Ist es in der Praxis ein Thema? Oder lässt sich das in nur so geringem Maße beeinflussen dass es nicht relevant ist?

Ein zweites spannendes Thema ist für mich die Kombination von Carbon mit anderen Werkstoffen. Bei bestimmten Bauteilen ist das ja leider nicht vermeidbar, z.B. bei Kurbeln. Hier kommt es auch immer wieder zu lockeren Pedal/Achsinserts. Mich interessiert das Thema weil hier die renommierten Hersteller teilweise komplett unterschiedliche Herangehensweisen haben. SRAM hat eine komplett glatte Verbindung während Race Face auf eine komplizierte sternförmige Form mit vielen Verzahnungen setzt. Welche Probleme siehst du bei solchen Verbindungen und wie lässt sich diese deiner Meinung nach dauerhaft und mit möglichst wenig Materialeinsatz realisieren?
 
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Kann man die Verarbeitung (Aufbau und Qualität) von Carbon bei Fahrrädern ansatzweise mit der Formel 1 oder Luftfahrt vergleichen?
Oder ist das der Vergleich von "Chinaäpfeln" mit Birnen? :D
Wie kann man im normalen Automobilbereich die Qualität im Vergleich zu Fahrrad und Luftfahrt/F1 einordnen?
 

mi.ro

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Find ich super dass Du hier Dein Wissen teilst!

Mich würde interessieren wie Du zum Thema gutmütiges Bruchverhalten von z.B. Lenkern stehst. Ich hab hier komplett widersprüchliche Aussagen von renommierten Herstellert gehört. Ist es in der Praxis ein Thema? Oder lässt sich das in nur so geringem Maße beeinflussen dass es nicht relevant ist?

Das läßt sich in der Tat beeinflussen, machen die meisten aber nicht weil es mehr Geld kostet. Schau mal hier:


Man kann ganz zum Schluss sehen wir das Bauteil auseinander reißt. Bis dahin ist aber durchgangig Kraft notwendig.

Ein zweites spannendes Thema ist für mich die Kombination von Carbon mit anderen Werkstoffen. Bei bestimmten Bauteilen ist das ja leider nicht vermeidbar, z.B. bei Kurbeln. Hier kommt es auch immer wieder zu lockeren Pedal/Achsinserts. Mich interessiert das Thema weil hier die renommierten Hersteller teilweise komplett unterschiedliche Herangehensweisen haben. SRAM hat eine komplett glatte Verbindung während Race Face auf eine komplizierte sternförmige Form mit vielen Verzahnungen setzt. Welche Probleme siehst du bei solchen Verbindungen und wie lässt sich diese deiner Meinung nach dauerhaft und mit möglichst wenig Materialeinsatz realisieren?
Aus meiner Sicht ist der Einsatz von Aluminiuminserts in der Regel als kritisch zu betrachten. Der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient bring massive Spannungen mit sich was die Inserts aus dem Carbonbauteil herauslösen kann. Optimal sind hier Titaninserts. Die sind wegen des höheren Bearbeitunggsaufwandes deutlich teurer. Am besten wäre natürlich wenn ich ein Tretkurbel in Wickeltechnik herstellen würde ganz nach dem Vorbild.
1601579142968.png

Die Inserts bräuchten dann mehrere Haken über die ich die Fasern wickeln würde. Der Kraftschluss erefolgt dann nicht über Klebstoff als vielmehr über den Formschluss der Fasern mit dem Insert.
 

-Robert-

systemtreues Schlafschaaf
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Okay, dann will ich auch mal:

Anbei zwei Bilder von zwei verschiedenen (aber baugleichen) Rahmen. Mir geht es um die weißen Stellen: Ist da zu wenig Harz, Trennmittel, haben sich die Schichten nicht richtig verbunden? Danke!

alter Rahmen weiße Flächen 5.jpgneuer Rahmen weiße Flächen 1.jpg
 

mi.ro

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Kann man die Verarbeitung (Aufbau und Qualität) von Carbon bei Fahrrädern ansatzweise mit der Formel 1 oder Luftfahrt vergleichen?
Oder ist das der Vergleich von "Chinaäpfeln" mit Birnen? :D
Wie kann man im normalen Automobilbereich die Qualität im Vergleich zu Fahrrad und Luftfahrt/F1 einordnen?
Nein, das kann man nicht miteinander vergleichen. Die Formel1 ist mit der Luft und Raumfahrt durchaus vergleichbar. Die Bikebranche ist beiden Branchen weit unterlegen. Wenn ein F1 Rennstall, sagen wir mal McLaren ein Bike mit gleichen mechanischen Ansprüchen bauen sollte würde ich behaupten, dass es nicht die hälfte des Gewichts hätte wie ein Bike aus der Bikebranche.
Bei McLaren wird jeder erdenkliche Lastfall berechnet und im Layup berücksichtigt. Das Layup wird im Reinraum 1/10mm genau ins Werzeug eingelegt. Spätestens nach jeder 4 Lage wir zwischenverdichtet um Lufteinschlüsse auszuschließen. Um alle möglichen Verunreinigungen zu verhindern trägt der Laminierer einen staubdichten Overall, Plastiksäckchen über die Schuhe, eine Haube über den Kopf und Gumihandschuhe. Ach ja und dann gibt es ja noch eine Armada verschiedenster Carbonfasertypen, die je nach Anspruch auf den Einsatzort gewählt werden können. Das geht los bei den Hochfesten oder auch Hochtensilen Fasertypen über intermediate Fasern bis zu den UHM Fasern. Hier ann ein Kilo auch schnell mal in Gold aufgewogen werden. Da ist die Bikeindustrie eher grobmotorisch unterwegs. Aber McLaren wäre nie in der Lage 45.000 Einheiten pro Jahr für um die 400 USD zu produzieren. Der Rahmen müsste dann 12.000€ kosten.
 
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mi.ro

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Okay, dann will ich auch mal:

Anbei zwei Bilder von zwei verschiedenen (aber baugleichen) Rahmen. Mir geht es um die weißen Stellen: Ist da zu wenig Harz, Trennmittel, haben sich die Schichten nicht richtig verbunden? Danke!

Anhang anzeigen 1126009Anhang anzeigen 1126011
Also wenn ich so einen Rahmen auslege berücksichtige ich im Klemmbereich der Sattelstütze immer ein paar Lagen Glas. Das hat zwei Gründe. Erstens ist das Glaslaminat etwas freundlicher zu dem Fräser der das Rohr für die Sattelstütze passend macht. Zweitens wäre es tötlich hier eine Alustütze zu verwenden wenn die direkt auf dem Carbon aufliegt. Das Problem nennt sich Kontaktkorrosion.
Die elektrochemischen Korrosionsreaktionen lassen sich in eine anodische und kathodische Teilreaktion gliedern. Dabei ist die anodische Teilreaktion die eigentliche Korrosion. Sie ist eine Oxidation und findet am unedleren Reaktionspartner statt. Dabei gibt der Werkstoff Elektronen ab und löst sich somit auf. Die kathodische Teilreaktion hingegen ist eine Reduktion. Hier nimmt der edlere Reaktionspartner Elektronen auf und fördert somit die anodische Auflösung. Damit die beiden Teilreaktionen ablaufen können, müssen die Bauteile in Kontakt mit einem elektrisch leitfähigen Medium, einem Elektrolyt stehen. Dieser ermöglicht den Elektronenfluss zwischen edlem und unedlem Werkstoff. Welche der beiden Teilreaktionen an einem der Reaktionspartner abläuft, ist abhängig vom elektrochemischen Potenzial des Materials. Dabei läuft die anodische Teilreaktion immer am unedleren, also am Werkstoff mit dem niedrigeren Potenzial, ab. Das unedlere Material ist das Aluminium.

Dementsprechend wird das Glaslaminat sein.
 
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