Carbon erklärt #1: Herstellung, Eigenschaften, Stabilität und Haltbarkeit

Nachdem wir IBC-User mi.ro bereits zum Carbonthema interviewt und vorgestellt hatten, geht es jetzt los: Miro wird in seinem ersten Artikel rund um das Thema Carbon auf grundlegende Themen rund um den Werkstoff eingehen. Was ist eigentlich Carbon? Wie Carbon hergestellt wird, welche Eigenschaften es hat und wie man es stabil und haltbar kriegt, erklären wir euch in diesem Artikel.


→ Den vollständigen Artikel "Carbon erklärt #1: Herstellung, Eigenschaften, Stabilität und Haltbarkeit" im Newsbereich lesen


 
Dabei seit
23. August 2007
Punkte Reaktionen
486
Frage @mi.ro : Wie genau kann man ein Passung aus Carbon machen?
z.B. bei Pressfit Tretlagern, Steuerung, Passung für Industrielager bei Hinterbauten.
Können die in der Fahrradwerkstatt noch nachgearbeitet werden (Fräser)?
Danke! (auch für den informativen Bericht)
 

GravityFan

Der Grottenolm
Dabei seit
13. September 2011
Punkte Reaktionen
204
Ort
Düsseldorf
@Robsen

Eine PET-Flasche ist aber nicht faserverstärkt und damit auch multidirektional gleichmäßig belastbar. Wäre die Flasche aus CFK und entsprechend gewichtsoptimiert gefertigt würde das Ergebnis komplett anders aussehen. Da wäre die Flasche nämlich hinüber, wenn du sie aus dem Fenster schmeißen würdest.

Diese "Quetschtests" mit Carbon-Rahmen (wie auch auf Youtube zu sehen in einer Schraubzwinge) halte ich für nicht sonderlich aussagekräftig. Ob der Rahmen nämlich intern delaminiert kann von außen nicht beurteilt werden. Stattdessen könnte ein auf diese Weise unsichtbar vorgeschädigter Rahmen plötzlich im Einsatz reißen.

Persönlich glaube ich nicht, dass sich Carbon im Mountainbikebereich an jeder Stelle anbietet. Sobald die Krafteinwirkungen nicht mehr genau vorhergesagt werden (Stürze) sind CFK-Konstruktionen meist ziemlich anfällig. Im Segelbereich, Flugzeugen etc. wo die Belastungen, egal wie hoch sie auch sein mögen, weitesgehend vorhersagbar sind, bietet sich Carbon an. Ansonsten überwiegen für mich die Nachteile (Sturzanfälligkeit, Preis, Arbeitsbedingungen usw.)
 

mi.ro

Specialist CFK
Dabei seit
17. August 2005
Punkte Reaktionen
725
Ort
Landshut
Das war wohl zu viel Druck fürs Material. Ich behaupte jetzt einfach mal das bei alu nur eine Verformung stattgefunden hätte.
Hätte nie gedacht mal einen Carbon Rahmen zu zerstören.
also was viele nicht wissen!! Eine Delle im Alurahmen ist ein Defekt der die Stabilität des Rahmens herabsetzt.

@Robsen

Persönlich glaube ich nicht, dass sich Carbon im Mountainbikebereich an jeder Stelle anbietet. Sobald die Krafteinwirkungen nicht mehr genau vorhergesagt werden (Stürze) sind CFK-Konstruktionen meist ziemlich anfällig. Im Segelbereich, Flugzeugen etc. wo die Belastungen, egal wie hoch sie auch sein mögen, weitesgehend vorhersagbar sind, bietet sich Carbon an. Ansonsten überwiegen für mich die Nachteile (Sturzanfälligkeit, Preis, Arbeitsbedingungen usw.)

Wie vorhersagbar sind Deiner Meinung nach die Crashlasten auf ein Monocoque in der Formel1? Warum bauen die das nicht aus Alu wenn Alu soviel sicherer und vorhersehbarer ist? Ich kann es Dir sagen. Seit der Einführung der Carbon Monocoque Technologie in der Formel 1 ist die Zahl der Unfalltoten drastisch zurück gegangen. Carbon ist leichter und stabiler und das sogar im Quasiisotropen Layup. (Quasiisotrop= Materialeigenschaften in allen Richtungen gleich, wird erreicht durch einen speziellen Lagenaufbau=Layup). Ich will aber nicht allzu überschwänglich klingen denn es gibt schon Bereiche wo der Einsatz von Carbon fragwürdig ist.
 
D

Deleted 326763

Guest
also was viele nicht wissen!! Eine Delle im Alurahmen ist ein Defekt der die Stabilität des Rahmens herabsetzt.



Wie vorhersagbar sind Deiner Meinung nach die Crashlasten auf ein Monocoque in der Formel1? Warum bauen die das nicht aus Alu wenn Alu soviel sicherer und vorhersehbarer ist? Ich kann es Dir sagen. Seit der Einführung der Carbon Monocoque Technologie in der Formel 1 ist die Zahl der Unfalltoten drastisch zurück gegangen. Carbon ist leichter und stabiler und das sogar im Quasiisotropen Layup. (Quasiisotrop= Materialeigenschaften in allen Richtungen gleich, wird erreicht durch einen speziellen Lagenaufbau=Layup). Ich will aber nicht allzu überschwänglich klingen denn es gibt schon Bereiche wo der Einsatz von Carbon fragwürdig ist.

das monocoque in der Formel 1 erfährt nach einem Crash und auch während des Betriebs "etwa" mehr Aufmerksamkeit als bei Otto Normalbiker. Und vor allem auf einem technischem Niveau, das so im Radkeller nicht möglich ist.

Und natürlich setzt eine Delle i.d.R. die Festigkeit und Haltbarkeit des Rahmens herab. ABER, sie ist sichtbar. Kritisch nur bei Rissbildung und dieser auch wiederum sichtbar und ein Versagen geschieht i.d.R. nicht abrupt.

Was macht man den. wenn es einen reinschmeißt? Aufstehen, Dreck ausm Maul wischen und weiter. Vielleicht noch kurz ein Blick auf den Rahmen. Was macht das Formel 1 Team nach einem Rempler?

Also ich habe schon zu viele CFK Rahmen gesehen, die bei Banalitäten (zumindestens im MTB Sport) wie Aufsetzer (Schwinge, Tretlagerbereich) oder Stürzen (Unterrohr - seitlich) zerstört wurden. Momentan würde ich nicht auf CFK setzen. Generell stelle ich die Verwendung von Rohren im Diamantrohrdesign in Frage bei Verwendung von CFK. Dieses scheint mir eher suboptimal für den Werkstoff zu sein. Hier gibt es ja interessante Projekte die in eine andere Richtung gehen. Wird sch wohl nur leider nicht durchsetzen.
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
Dabei seit
13. Juni 2012
Punkte Reaktionen
1.820
Hier hat höchstwahrscheinlich bereit ein Zwischenfaserbruch stattgefunden. Drucklasten auf das Laminat können nicht mehr voll umfänglich ertragen werden. Ich hätte hier bereits Bedenken.

Top, dass du hier so aktiv unterwegs bist und antwortest!
Weniger schön ist deine Antwort für mich! Dann werde ich das Rad ab jetzt nur noch im Auto transportieren!
 

amerryl

- -
Dabei seit
30. März 2005
Punkte Reaktionen
184
Ort
Nord- Schwarzwald
Also ich habe schon zu viele CFK Rahmen gesehen, die bei Banalitäten (zumindestens im MTB Sport) wie Aufsetzer (Schwinge, Tretlagerbereich) oder Stürzen (Unterrohr - seitlich) zerstört wurden. Momentan würde ich nicht auf CFK setzen. Generell stelle ich die Verwendung von Rohren im Diamantrohrdesign in Frage bei Verwendung von CFK. Dieses scheint mir eher suboptimal für den Werkstoff zu sein. Hier gibt es ja interessante Projekte die in eine andere Richtung gehen. Wird sch wohl nur leider nicht durchsetzen.
bei welchen Gelegenheiten hast du die vielen defekten Rahmen gesehen? Nicht provokant gemeint, ernstes Interesse.
 
Dabei seit
1. Juni 2015
Punkte Reaktionen
0
Hi! Der Artikel ist sehr interessant. Wie sieht der PrimärenergieEinsatz zur Herstellung eines Corbonrahmens im Vergleich mit Alu oder Stahl aus? Ist die Herstellung sehr energieintensiv?
Da wir uns ja viel in der Natur bewegen, interessiert dass vielleicht auch den einen oder anderen... Stichworte Umwelt- und Klimaschutz.
 
Zuletzt bearbeitet:
Dabei seit
13. August 2011
Punkte Reaktionen
3.538
Ort
um Ulm herum
Also ich habe schon zu viele CFK Rahmen gesehen, die bei Banalitäten (zumindestens im MTB Sport) wie Aufsetzer (Schwinge, Tretlagerbereich) oder Stürzen (Unterrohr - seitlich) zerstört wurden.
Das sind banalitäten für den fahrer aber nicht für den faserverbund. Kerbwirkungen bewirken faserbruch, wenn ich mich nicht irre. Alles was in metall eine delle oder gar eine kerbe verursachen würde (-> plastische verformung) zerstört die faser.
 
D

Deleted 326763

Guest
bei welchen Gelegenheiten hast du die vielen defekten Rahmen gesehen? Nicht provokant gemeint, ernstes Interesse.

Kollern, Fahrer vor mir gerät in eine Kompression, pedalstellung "falsch" knallt mit Pedal in voller Fahrt gegen Felsen. Folge war Riß Übergang Tretlager-Sitzrohr.

Oder Sturz im Bikepark, harte Landung des Hardtails im Gelände - Stattelstrebe gebrochen.

Schnelle Abfahrt beim Hohen Loog. Der Fahrer prügelt runter. Kurzer Halt nach den Treppen, reibt sich verwundert die Augen - fetter Riß am Steuerrohrknoten. Und das war kein Baumarktfahrrad.

Ich erlaube mal das hier von Jostec reinzukopieren. Jostec ist eine Hausnummer in der Carbonreperatur

https://www.carbon-bike-service.eu/technologie-center/materialprüfung/

Zitat:
Aufgrund eines Sturzes ist der Rahmen jedoch einseitig beschädigt. An den markierten Stellen wurden Delaminationen detektiert, die irgendwann zum Bruch führen kann. Optisch fällt dieser Schaden nicht auf. Durch den Unfall ist das Fasergelege möglicherweise beschädigt, so dass es zur Abhebung der Schichten (Delamination) kommt. Der Schaden kann im weiteren Verlauf und je nach Belastung größer werden und irgendwann zum Bruch führen.

Der Rahmen wurde bei Ebay ersteigert und zeigt deutlich einen verdeckten (und verschwiegenen) Unfallschaden auf.

Das Problem bei Carbon, ein möglicher Schaden ist für das Auge unsichtbar !
Zitat Ende

Bei einem leichten Rahmen kann ein Umfaller gegen Laternenmasten, Klemmen am Radträger massive Schäden verursachen.
Das mag bei eine 3,5kg Rahmen eines Demo anders sein, aber in der Gewichtsklasse 2.5kg und darunter sind die Reserven deutlich geringer.

Wer nach der Saison sein Rad eh tauscht - kein Problem. Wer aber das Rad mehrere Jahre fährt, wieviel Stürze, Umfaller usw hat man da. Und was passiert im Rahmeninneren?
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:

Livanh

Chief Armchair
Dabei seit
30. Mai 2001
Punkte Reaktionen
633
Ort
Xibalbá
Kollern, Fahrer vor mir gerät in eine Kompression, pedalstellung "falsch" knallt mit Pedal in voller Fahrt gegen Felsen. Folge war Riß Übergang Tretlager-Sitzrohr.

Oder Sturz im Bikepark, harte Landung des Hardtails im Gelände - Stattelstrebe gebrochen.
Wie du davon auf
Bei einem leichten Rahmen kann ein Umfaller gegen Laternenmasten, Klemmen am Radträger massive Schäden verursachen.
kommst ist irgendwie nicht ganz klar.

All deine Beispiele klingen so als häts bei sonstigen Rahmen auch nicht besser ausgesehen.

Und warum ich etz als Laie erkennen sollte, in wie weit eine Delle nun "fahrbar" ist oder der Rahmen nicht weiterverwendet werden kann erschließt sich mir auch nicht.
 

Plumpssack

Newmen-Team
Dabei seit
29. April 2008
Punkte Reaktionen
1.401
Ich habe auch schon gesehen wie jemand im Montageständer sein Aluoberrohr zerquetscht hat, der Vorteil ist da eben, dass man sieht dass man nicht mehr damit fahren sollte.
 
Dabei seit
22. Juli 2007
Punkte Reaktionen
33
Obere 5stellige Bereich. Preis hängt natürlich auch davon ab wieviel Rahmen in der Form hergestellt werden sollen. Müssen Losteile in der Form eingelegt werden, Komplexität der Rahmengeometrie usw..
 
Dabei seit
19. Oktober 2006
Punkte Reaktionen
19
Mich würde sehr interessieren, aus welcher Faser hochpreisige Hersteller wie Santa Cruz, Pivot oder Yeti ihre Rahmen bauen....
 

buddlersen

Team Harzcore&Grünschnitt
Dabei seit
14. Mai 2009
Punkte Reaktionen
98
Ort
Harz
Interessantes Thema, das gerne ausgebaut werden darf.
Anmerkungen meinerseits:
- es werden sehr viele Fachbegriffe vorausgesetzt, die wahrscheinlich die Hälfte nicht kennen
- Artikel hat ziemlich starke Gedankensprünge/Auslassungen, die der Laie nicht kompensieren kann

Bsp.?
Wie sehen eigentlich Rovings und Filamente vor/nach dem Prozess aus?
Wieso wird die K-Zahl erwähnt, wenn sie danach überhaupt nicht mehr vorkommt, etc.?

Wenn möglich, bitte ein bisschen allgemeintauglicher und zusammenhängender schreiben :)
 
Dabei seit
18. Oktober 2011
Punkte Reaktionen
63
Zur Herstellung hätte ich gerne auch noch mehr gewusst.
Wo/wie wird das Grundmaterial abgebaut und verarbeitet bis es zu Carbon wird?
Wie viel Energie ist dafür nötig (auch für die Zusatzstoffe).
Temperatur der Durchlauf-Öfen?

Im Endeffekt wäre auch ein Vergleich zur Aluminium-Produktion dann interessant...
 
Dabei seit
13. August 2011
Punkte Reaktionen
3.538
Ort
um Ulm herum
Zur Herstellung hätte ich gerne auch noch mehr gewusst.
Wo/wie wird das Grundmaterial abgebaut und verarbeitet bis es zu Carbon wird?
Wie viel Energie ist dafür nötig (auch für die Zusatzstoffe).
Temperatur der Durchlauf-Öfen?

Im Endeffekt wäre auch ein Vergleich zur Aluminium-Produktion dann interessant...
Und das alles soll ein endverarbeiter von carbonfasern wissen und verständlich darstellen? Davon kann man sich mit etwas eigenaktivität vieles (herstellung, temperaturen, eigenschaften, weitere verarbeitung) über wiki selber beschaffen, z.b. hier. Aber über die speziellen probleme bei der verwendung im bike bereich wird @mi.ro eine sonst kaum zugängliche quelle sein. Sollte er nicht besser da umfänglich informieren und den rest uns selbst überlassen?
 
Dabei seit
18. Oktober 2011
Punkte Reaktionen
63
Naja, geh ich mal davon aus das jemand der ein Material verarbeitet auch bescheid weiß wie/wo sein Material herkommt und welche Auswirkungen das hat um damit auch über alle Bewusstseinsebenen zu arbeiten!

Klar kann man sich hier nun auf den Technischen-Einsatz im Bike beschränken. Da jetzt aber eigene News-Artikel dazu entstehen und unter fast allen Bikern Unsicherheit bzw. Unwissenheit bezüglich der Materialen unserer Bikes besteht wäre es (aus meiner Sicht) auch sinnvoll zu sehen was alles passiert und draufgeht damit ich letztendlich auf meinem Hobel sitzen kann.

Ein Allgemein-Artikel übersichtlich zusammengefasst wäre glaub ich schon möglich gewesen...
 
Dabei seit
6. Februar 2009
Punkte Reaktionen
132
Ort
Krefeld
Sensationell guter Beitrag und eine echte Wohltat nach einer Menge sehr flacher Artikel der letzten Monate. Bitte mehr davon.

Find ich auch, zumal der Artikel meines Erachtens mit Niveau und nicht zu technisch beschrieben ist. Wer das nicht versteht muss ein bisschen Literatur lesen oder mit den Bikebravos doof sterben.

Ein sehr schöner Bericht, aber eigentlich ein Plädoyer gegen Verwendung von Carbon im Fahrradbau.

Kommt mir auch so vor, zumindest was Rahmen angeht. Anbauteile kann ja jeder nach Gusto als Wegwerfartikel betrachten.

@mi.ro
Damit bin ich auch bei einem meiner größten Knackpunkte bei Carbon: Was passiert, wenn einer der Fälle eintritt?
Für mein Verständnis habe ich dann ein nicht mehr verwertbares Stück Müll produziert. Gibt es vernünftige Recyclingverfahren?
 
Dabei seit
20. Juli 2010
Punkte Reaktionen
2.702
Naja, das Recycling steckt bisher wohl noch in den Kinderschuhen. Und an einmal abgelängtr Fasern kann man schwerlich wieder dranlängen. Das schränkt dann auch wieder ein.
 
Oben