MTB Rahmen aus hochfestem Luftfahrtaluminium

Dabei seit
30. April 2019
Punkte Reaktionen
1.233
Bike der Woche
Bike der Woche
Abend Leute

Heute hatte ich eine prima Ausfahrt in dem herrlichen herbstlichen Odenwald. Organisiert wurde das inklusive Versorgungsstation von unserer Radfahrergemeinschaft hier in Darmstadt. Tolles Event über die Buckel hier mit 95km und 1800 Höhenmetern. Es war zwar mehr Gravel, aber es ging heiß her. Mit Druck die Buckel rauf und im Windschatten volles Rohr wieder runter, ein Riesenspaß.
Im Eifer des Gefechtes übersah an meinem Vordermann klebend ein Loch und bekam ordentlich einen verpasst. Erst ignorierte ich das aber der Rahmen fühlte sich irgendwie etwas weicher an. Es war aber aus der Fahrersicht nichts zu sehen, aber eine neue, unbekannte "Wabbeligkeit" war einfach da.
Dann meinte eine Kollege zu mir "Du Deine Sattelstütze hat einen weg" und dann sah ich die Bescherung.

Schaden_01.jpeg

Der Einschlag überlastete den Satteldom und knickte die Struktur ein. Wir waren schnell, so genau erinnere ich das nicht aber 50km/h waren das vermutlich schon.
Ich saß leider im Sattel und meine 90kg sollten mit einiger Beschleunigung bewegt werden.
Das erfordert eben Kraft und diese führt zu Spannungen in der Struktur.
Nun, jetzt möchte ich das mal wissenschaftlich angehen und da fällt mir folgendes ein. Der Niet, der knapp unterhalb der Falte sitzt, verbindet auch eine innen liegende Verstärkung mit der Außenhaut. Diese endet aber genau dort. Demzufolge ist es auch nicht verwunderlich, dass der Knick genau am Steifigkeitssprung erfolgt.
Ob hier zu wenig Fleisch vorhanden war, muss ich nochmal überlegen. Es hat schon knackig gerumst und vielleicht hätte da auch eine herkömmliche Sattelstütze versagt.
Meine Ingenieurs-Fahrrad-Kollegen brachten es auf den Punkt: "Jetzt weißt Du doch ganz genau wo die Schwachstelle ist. Keine Simulation findet das so gut heraus wie Dein Belastungsprofil".
Nun gut, eine Sache möchte ich auch noch hinzufügen:
Aluminium versagt während es Energie absorbiert. Es besitzt auch nach einer ordentlichen Deformation noch Restfestigkeit. Ich konnte ja noch heim fahren und fortgeflogen ist auch nichts.
Das finde ich gut.
Die Reparatur und die Einarbeitung der Verbesserung werde ich hier dokumentieren.

Gruß

Thomas
 
Zuletzt bearbeitet:
Dabei seit
10. Mai 2007
Punkte Reaktionen
867
Ort
Vogtland
Wie immer sehr spannend mitzulesen hier. Eine herkömmliche Stütze kann evtl. durch einen gewissen Flex etwas mehr "abpuffern" ?! Dein Sitzdom ist, nehme ich an deutlich steifer ... evtl. zu steif ?

Viele Grüße
Mike
 
Dabei seit
10. November 2010
Punkte Reaktionen
117
Tolle Arbeit!
Mich interessiert mal der praktische Einsatz der Heftnadeln und der eigentliche Nietvorgang. Hast du davon Fotos oder ein Video?
 

aka

"normaler Tourenfahrer"
Dabei seit
14. September 2004
Punkte Reaktionen
1.070
Ort
Öschelbronn

renegade5569

mogilisazija
Dabei seit
1. Juli 2020
Punkte Reaktionen
18.735
Abend Leute

Heute hatte ich eine prima Ausfahrt in dem herrlichen herbstlichen Odenwald. Organisiert wurde das inklusive Versorgungsstation von unserer Radfahrergemeinschaft hier in Darmstadt. Tolles Event über die Buckel hier mit 95km und 1800 Höhenmetern. Es war zwar mehr Gravel, aber es ging heiß her. Mit Druck die Buckel rauf und im Windschatten volles Rohr wieder runter, ein Riesenspaß.
Im Eifer des Gefechtes übersah an meinem Vordermann klebend ein Loch und bekam ordentlich einen verpasst. Erst ignorierte ich das aber der Rahmen fühlte sich irgendwie etwas weicher an. Es war aber aus der Fahrersicht nichts zu sehen, aber eine neue, unbekannte "Wabbeligkeit" war einfach da.
Dann meinte eine Kollege zu mir "Du Deine Sattelstütze hat einen weg" und dann sah ich die Bescherung.

Anhang anzeigen 1577216
Der Einschlag überlastete den Satteldom und knickte die Struktur ein. Wir waren schnell, so genau erinnere ich das nicht aber 50km/h waren das vermutlich schon.
Ich saß leider im Sattel und meine 90kg sollten mit einiger Beschleunigung bewegt werden.
Das erfordert eben Kraft und diese führt zu Spannungen in der Struktur.
Nun, jetzt möchte ich das mal wissenschaftlich angehen und da fällt mir folgendes ein. Der Niet, der knapp unterhalb der Falte sitzt, verbindet auch eine innen liegende Verstärkung mit der Außenhaut. Diese endet aber genau dort. Demzufolge ist es auch nicht verwunderlich, dass der Knick genau am Steifigkeitssprung erfolgt.
Ob hier zu wenig Fleisch vorhanden war, muss ich nochmal überlegen. Es hat schon knackig gerumst und vielleicht hätte da auch eine herkömmliche Sattelstütze versagt.
Meine Ingenieurs-Fahrrad-Kollegen brachten es auf den Punkt: "Jetzt weißt Du doch ganz genau wo die Schwachstelle ist. Keine Simulation findet das so gut heraus wie Dein Belastungsprofil".
Nun gut, eine Sache möchte ich auch noch hinzufügen:
Aluminium versagt während es Energie absorbiert. Es besitzt auch nach einer ordentlichen Deformation noch Restfestigkeit. Ich konnte ja noch heim fahren und fortgeflogen ist auch nichts.
Das finde ich gut.
Die Reparatur und die Einarbeitung der Verbesserung werde ich hier dokumentieren.

Gruß

Thomas
Vielleicht noch falzen wenn iwi möglich, das bringt Stabilität
 
Dabei seit
30. April 2019
Punkte Reaktionen
1.233
Bike der Woche
Bike der Woche
Schönen Sonntag Zusammen,

die Renovierung meiner Garage hält mich derzeit recht effektiv von der Reparatur des Fahrrades ab.
Diesen denkbar ungünstigen Zeitpunkt habe ich mir selber auferlegt, denn eigentlich will ich nichts lieber machen, als das krumme, edle Blech wieder in Ordnung zu bringen. Ich benütze dieses Bedürfnis um die Motivation für die schwere Drecksarbeit in meiner Garage aufzubringen. Frei nach dem Motto "Du darfst erst an das Bike wenn der Estrich raus ist".
Bei allem Sport, sowas macht mir auch Spaß und ab und zu muss ich auch wieder solche Arbeit machen.
Was für einen Gegensatz für einen Leichtbauer, jahrelang um jedes Gramm kämpfen, um dann 7,5 Tonnen Estrich klein zu kloppen und in Eimern abzutragen. Mein Abbruchhammer ist deutlich schwerer als mein Fahrrad. Was mir dabei stinkt, sind die dünnen Radfahrer-Arme, die ich mir in den letzten Jahren antrainiert habe. Auch dagegen galt es was zu unternehmen und ich versichere euch, Estrich-Pumpen ist genau so wirksam wie Eisenpumpen.

image0 (6).jpeg

Hier sieht man 7,5 Millionen Gramm Material , geil sowas in einem Fahrradforum zu posten.
Das entspricht etwa dem Gewicht von tausend Fahrrädern.
Hintereinander aufgestellt ergäbe das eine Schlange von rund 2 km Länge.
Daran mit 30k m/h vorbei zu sausen würde ganze 4 Minuten dauern.
😁😉
Aber zurück zum Wesentlichen...
Hier ist eine kleine Richtigstellung nötig. In meinem letzten Beitrag sprach ich von einem Überlastschaden, sprich einem Ereignis, welches die Struktur überlastete und zum Versagen derselben geführt hat.
Tatsächlich mag es dieses Ereignis, also die Bodenwelle, gegeben haben, aber die Schadensursache ist eine andere. Es geht hier um einen klassischen Ermüdungsschaden. Was da passiert ist möchte ich nun beschreiben.

20112011 (4).jpeg

Dieses Bild zeigt den Knick mal von innen. Genau über dem Verstärkungsstreifen trat der Schaden auf.
An dieser Stelle liegt ein Steifigkeitssprung vor, also entsteht hier bei Verformung eine Spannungserhöhung. Dazu sieht man einen schönen Riss, der hier durch den Lichtspalt besonders schön zu Geltung kommt. Wenn es sich nur um einen Überlast-Fall gehandelt hätte, gleich dem Zerquetschen einer Coladose, dann würde es diesen Riss nicht geben. Aber die Sattelstütze hat sich hier eben regelmäßig verformt und dann ermüdete diese Stelle. Es ist nur logisch, dass sie dann auch hier als erstes an ihre Grenzen kommt. Warum der Rahmen innen so "verschissen" aussieht, habe ich noch nicht ganz rausgefunden. Das muss beim Waschen passiert sein...

20112011 (6).jpeg

Nochmal die Außenansicht...


20112011 (1).jpeg

Ausbohren der Niete mit Vorsicht und Bedacht. Die Legierung der Niete ist etwas weicher und mit Gefühl geht das schon. Wenn die Löcher innen schwarz bleiben, weil das Eloxal noch vorhanden ist, bin ich zufrieden.

20112011 (3).jpeg

Der eigentliche Schaden, der wohl schon vorher entstanden ist.
Das Bild zeigt den Blick von dem entfernten Satteldom aus herunter auf den Rahmen.
Genau wo die Knotenbleche enden, liegt hier ein weiterer Ermüdungsschaden vor.
Wie ist es wohl dazu gekommen?

20112011 (2).jpeg

Die Vor- und Rückwärtsbewegung der Sattelstütze bewirkte ein Beulen des Vorderteils des Satteldomes.
Dabei wurden die beiden schwarzen Knotenbleche nach außen und innen bewegt und sorgten durch ihre Steifigkeit für eine besonders starke Verformung in dem gebrochenen Bereich. Das Blech tordierte und brach schließlich durch. Durch das "Längswippen" des Doms ermüdete auch der hintere Teil, wie in den Bildern weiter oben gezeigt.
Die Sattelstütze hatte also zu viel Flex, und nicht etwa zu wenig. Bei dieser Art zu Konstruieren darf sich Alu nicht so stark verformen. Das ist ganz klar ein Konstruktionsfehler.
Was mich dabei wurmt, ist die Tatsache, dass ich dieses Problem bei dem Vorgänger richtig gelöst habe und eine Aussteifung, einen vorderen Holm vorgesehen hatte. Hier habe ich geglaubt, es ginge ohne, obwohl mir dessen Aufgabe eigentlich bekannt war. Kurz gesagt, ich habe das falsch beurteilt.
Trotzdem weiß ich jetzt eine ganze Menge mehr und das Problem lässt sich gut Lösen. Entgegen der verbreiteten Meinung wird es aber nicht einfach dicker gemacht. Es war schließlich auch nicht zu dünn, es war für eine bestimmt Bewegung zu weich und da besteht ein Unterschied.

20112011 (8).jpeg

Die neue Ausgangslage mit den kaputten Bauteilen. Leider lässt sich da im Netz nichts bestellen.
Im Detail weiß ich noch nicht genau wie ich die Übernahme der Sattelklemme machen soll, aber mir fällt schon noch was ein.

20112011 (7).jpeg

Das habe ich nebenbei entdeckt, ich kriege also auch Serienkram klein...

Grüße

Thomas
 
Zuletzt bearbeitet:
Dabei seit
30. April 2019
Punkte Reaktionen
1.233
Bike der Woche
Bike der Woche
Moin Leute

In den letzten Tagen hatte ich nach den kalten Fahrten zur Arbeit meistens keine Lust mehr auf Werkstatt. Da brauchte ich eine heiße Dusche, das Sofa mit Decke und ne heiße Tasse Tee. Es ist aber trotzdem jedes mal ein tolles Naturerlebnis was ich nicht missen möchte. Zweifelsfrei ist das kalt auf dem Bock aber auf eine Art auch wunderschön.

Fahrtbild.jpeg

Aber das nur am Rande..

Den Resturlaub wollte ich nutzen um mal in Ruhe in die Werkstatt zu gehen.
Im Prinzip habe ich Zeit und kaum Eile, aber ganz werden soll der Rahmen schon.
Zuerst müssen mal sie kaputten Stücke herausgetrennt werden. Ganz so schwierig ist das nicht, weil Niete auf Ihre Arte auch nur "Temporary Fastners" sind.

19122022 (9).jpeg

Mit einem kleinen Holzkeil halte ich die Baugruppen auseinander um einen sauberen und entgrateten Schnitt machen zu können.


19122022 (7).jpeg

Ein stärkeres Blech schließt die Struktur und schließt sich überlappend an das Oberrohr-Profil an.
Jetzt befindet sich kein kaputtes Teil mehr am Rahmen. alles was Schrott war wurde entfernt. Somit ist das Gefühlt der Beginn des Neuaufbaus. An dieser Stelle bin ich noch nicht fertig, aber aus technischen (Anpassung) Gründen geht es jetzt mit der Sattelstütze weiter.

19122022 (10).jpeg

Die alten Bleche fungieren als Schablone und Vorlage. Die neuen Bleche haben noch die blaue Schutzfolie drauf. Aus dieser Perspektive sieht man auch nicht den Schaden an den alten Blechen, aber ich versichere, der ist da.

19122022 (4).jpeg

Das alte Lochmuster wird übernommen. Diese Löcher werden dann die Pilotlöcher für das Verbohren mit dem neuen Profil. Das ist alles noch kein Problem. Eine erste Herausforderung ist die Übernahme der vorhandenen Sattelklemme. Die muss wieder passen und das wird nicht einfach.

19122022 (12).jpeg

Die Geometrie ist soweit wieder hergestellt. Nur wie kriege ich die Löcher der bestehenden Sattelklemme auf das neue Blech übertragen? Wie finde ich die Löcher innen?

19122022 (11).jpeg

So zeichne ich die Löcher innen auf das Blech. Ein gebogener Nagel in einer macht einen kreisförmigen Anriss, den ich im demontierten Zustand körnen kann.
Mit Untermaß bohre ich dann die Löcher, die aber nicht ganz so genau stimmen.

19122022 (14).jpeg

Mit einer kleinen Rundfeile und den inneren Löchern als "Führung" kommt das aber gut hin.

19122022 (13).jpeg

Die Andere Seite ist dann kein Problem, sie kann von innen nach außen mit Pilotloch gebohrt werden.


19122022 (1).jpeg

Na das kann sich doch wieder sehen lassen. Mit den vorhandenen Werkzeugen und Maßen ging das relativ schnell. Außerdem musste ich mir während der Arbeit keine Lösungen ausdenken. Ich bin sehr zuversichtlich.

Grüße

Thomas
 
Zuletzt bearbeitet:
Dabei seit
30. April 2019
Punkte Reaktionen
1.233
Bike der Woche
Bike der Woche
Hallo,

Hast du jetzt an der Sattelstütze was verstärkt oder hat die die gleichen Dimensionen?

Die Dimensionen und die Blechstärken sind gleich geblieben.
Es lag ja ein Problem vor, was sich mit mehr Fleisch nur verlangsamt hätte aber nicht gelöst worden wäre.
Trotzdem wird die Sattelstütze jetzt um ein Vielfaches stärker sein und hier kommt der Grund:

20122022 (1).jpeg

Dieses Knotenstück wird einerseits das kaputte Blech des Oberrohr-Profils ersetzen und die beiden äußeren, schwarzen Knotenbleche miteinander verbinden. Das Beulen des Satteldomes wird so effektiv verhindert. Die Herausforderung besteht im Nietvorgang. Da musste ich schon mit ein paar Tricks arbeiten, die ich mir zuvor ausgedacht habe. Das Kontereisen liegt auf einem Schaumstoffstück und mit der Rückseite eines Bohrers drücke ich es während des Hämmerns gegen den Setzkopf. Das klappte besser als erwartet. Nur was mache ich auf der anderen Seite? Da werden diese Löcher nicht mehr da sein.

20122022 (2).jpeg

Führung des Kontereisens mit einem Bohrer durch die unverschlossene Nietbohrung.


20122022 (3).jpeg

Mit der nötigen Vorsicht geht das auch mit einem Stück Holz.


20122022 (4).jpeg

Zusätzlich ziehe ich noch zwei Versteifungswinkel ein, die ein Beulen auch oberhalb der Knotenbleche verhindern. Wenn ich das nochmal konstruieren könnte, würde ich das etwas anders bauen, aber hier geht es um die Reparatur des bestehenden Rahmens.

20122022 (5).jpeg

Schön in Form gebracht bringen beide Winkel nur etwa 8g auf die Waage.
Die folgenden Schritte habe ich nicht alle fotografiert. Ich hatte einen guten Run und musste viel mit Kleber arbeiten.

20122022 (6).jpeg

Die neue Sattelstütze ist besser und schöner als die Alte. Das ist eine kleine Entschädigung für den zusätzlichen Aufwand. Ich bin froh, gut über die schwierigen Schritte gekommen zu sein und eine Beule oder Schramme habe ich auch nicht gemacht. Noch eine Session und der Rahmen ist wieder ganz. Irgendwie hat das auch was von Advent.

Weihnachtsgrüße

Thomas
 
Dabei seit
30. April 2019
Punkte Reaktionen
1.233
Bike der Woche
Bike der Woche
Vollzugsmeldung

Nach beinahe 8 Wochen ist der Rahmen wieder repariert. Dem Problem mit der Verformung / Ermüdung wurde mit einer konstruktiven Maßnahme begegnet.
Es wird sich zeigen ob die wirkt, aber wenn ich an dem neuen Satteldom herumzerre, dann bewegt sich da gar nichts mehr. Leider habe ich keinen direkten Vergleich, aber mit dem alten Satteldom muss das beträchtlich gewesen sein, sonst wären solche Schäden nicht aufgetreten.
Gewogen habe ich den Rahmen nicht mehr, weil ich ihn dafür komplett von allen Anbauteilen befreien müsste. Geschätzt kamen da etwa 30 weitere Gramm hinzu, aber das will ich gar nicht so genau wissen.
Bei einem künftigen Rahmen würde ich das entsprechend anders machen, so wie einige andere Dinge auch.

23122022 (1).jpeg



23122022 (3).jpeg



23122022 (2).jpeg




Die Niete gingen alle wieder gut rein, da gab es keine Kompromisse.
Es ist halt etwas fummelig durch die Kreisförmigen Ausschnitte zu arbeiten.
Da musste ich viel mit Schaumstoff und Klebeband arbeiten, aber im Prinzip lief es ab wie beim ersten Mal. Ach und jetzt darf ich pünktlich zu Weihnachten alles wieder zusammenbauen.
Da steht dann wieder ein blinkendes MTB mit nagelneuer Sattelstütze unterm Baum.

Frohes Fest

Thomas
 
Dabei seit
9. April 2016
Punkte Reaktionen
1.909
Ort
Sachsen
Bike der Woche
Bike der Woche
Bei einem künftigen Rahmen würde ich das entsprechend anders machen ...

Dann wünsche ich mal "Guten Rahmenbau" für's nächste Jahr :bier:

Schönes Projekt - vielen Dank für die detaillierten Beschreibungen. Und auch wie Du mit dem Rückschlag umgegangen bist finde ich großartig. Nix verstecken, sondern offen kommunizieren - da könnte sich so mancher Hersteller eine Scheibe abschneiden.
 
Dabei seit
27. April 2013
Punkte Reaktionen
861
Für den nächsten Rahmen würde mich interessieren, ob mit dieser Bauweise eine Aufnahme für eine handelsübliche, runde Sattelstütze realisierbar wäre ;)
 
Zuletzt bearbeitet:

pfalz

mit großem Vorsprung Letzter
Dabei seit
20. Januar 2007
Punkte Reaktionen
755
Ort
zu Hause
Schade, dass ich das jetzt erst entdeckt habe...feine Sache! Das is aber nicht ganz nach 80-T oder AIPS ;)?
 
Dabei seit
30. April 2019
Punkte Reaktionen
1.233
Bike der Woche
Bike der Woche
Hallo,
Das is aber nicht ganz nach 80-T oder AIPS ;)?
Ob die Standards da alle erfüllt werden, kann ich nicht sagen. So genau kenne ich die AIRBUS-Normen nicht.
Ich kenne aber die alten, amerikanischen AN-Standards. Verkehrt sind die auch nicht.
Interessant finde ich es immer wenn Normen aus zwei unterschiedlichen Lagern im Prinzip dasselbe vorschreiben.
Das ist etwa so als ob man metrisch oder zollisch baut.
Oder ob das Fahrrad hinterher Pfund oder Gramm wiegt...:)

Grüße

Thomas
 

pfalz

mit großem Vorsprung Letzter
Dabei seit
20. Januar 2007
Punkte Reaktionen
755
Ort
zu Hause
War auch eher als Spass gedacht... Ich bin fast nur in der AIRBUS-Welt unterwegs, kenne daher die AN-Welt nicht so wirklich 🍻.

Dennoch, ein feines Projekt!
 
Dabei seit
30. April 2019
Punkte Reaktionen
1.233
Bike der Woche
Bike der Woche
Abend

Hab’s ja auch als Spaß verstanden…😜
Ich wollte auch nicht (doof) rumargumentieren und so sollte meine Antwort auch nicht rüberkommen. War vielleicht etwas ungeschickt von mir…

Grüße

Thomas
 
Oben Unten