Dreh-Momente am Dienstag: Lasst uns über Gewicht sprechen

In den vergangenen Jahren scheint das Thema Gewicht an Bedeutung verloren zu haben und die Gleichung: Leichter = Besser! nicht mehr als gesetzt zu gelten. Gleichzeitig ist Carbon zum Mainstream geworden und wird für immer mehr Komponenten verwendet. Grund genug, über Gewicht zu sprechen.


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[HannesW]

Dass es theoretisch möglich ist, CFK in gewisser Weise zu recyclen zeigt das Video. Es zeigt aber auch, dass das Ganze bisher auf Nischenanwendungen begrenzt ist und die Forschung hier noch in den Kinderschuhen steckt. Momentan lässt sich aus dem Fahrradrahmen eben noch kein neuer Fahrradrahmen wiederherstellen (wie auch in dem Video am Ende erwähnt wird) sondern nur ein "technisch weniger aanspruchvolles Produkt".
Die Aufbereitungsprozesse sind arbeits- und ernegieintensiv. Die Bemühungen um das Recycling stehen momentan in keinem Verhältnis zu den Aufwendungen, die um Technologien bezüglich neuer CFK-Produkte betrieben werden.
Wie die Zahlen von Böser_Wolf schon zeigen liegt die Recyclingquote im einstelligen Bereich, Bei Alu/Stahlrahmen dürften die Quoten bei weit über 90 % liegen. Weil die Recyclingverfahren simpel und wirtschaftlich sind.
Ein Faserverbundwerkstoff wird niemals so einfach recyclebar sein, wie es ein metallischer Werkstoff ist. Momentan ist die energetische Verwertung das wirtschaftlich einzig sinnvolle für CFK. Alles andere sind momentan subventionierte, nicht vollständig ausgereifte Technologien und "Gewissen reinwaschen von Lobbyverbänden".
Nicht falsch verstehen - der Weg ist schon der Richtige, aber die Frage um den Müllberg ist längst nicht geklärt. Das Video zeigt nur, wie aus einem Langfasermüllberg über ein Zwischenprodukt ein Kurzfasermüllberg wird und dabei das Harz energetisch für die prozessführung verheizt wird.
Rein ökolgisch/energetisch betrachtet ist der Weg der Fahrradbranche von Stahl zu Alu zu Carbon sowieso sehr fraglich.

 

[HannesW]

ändert aber nix daran, dass leichte laufräder bergauf trotzdem schneller sind bei gleichem leistungsinput.
die massenträgheit muss man bergauf ja ständig überwinden, somit muss man bei auch bei hohem tempo mehr leistung investieren um die rotation aufrecht zu erhalten.

Verkehrtrum... Wenn sich das Rad dreht, hällt die Massenträgheitskraft das Rad am Rollen, ganz von selbst. Du arbeitest gegen Reibung (Lager, Reifen, Luftwiderstand) und gegen die Schwerkraft des Gesamtsystems (eigener Schweinehund, Gewicht des Rades und sonstiges Gedöns was du dabei hast). Die Massenträgheit der Räder hilft dir aber ein bischen. Es wird aber durchaus so sein, dass das Gewicht der Räder mehr einwirkt, als deren Drehmoment/Massenträgheit, denn sonst würde so ein Rad ohne Fahrrad ja ungebremst den Berg hochrollen, sobald es rotiert.

Wie Bejak schon sagt, täuscht dich deine Vermutung.

Zusammengefasst:
Je geringer deine Massenträgheit, desto ungleichförmiger wird dein Geschwindigkeitsverlauf, desto uneffizienter fährst du bergauf.

Erklärung:
Im Falle einer holprigen Strecke kommt dir sowohl die höhere Masse (in geringem Maße) als auch die höhere Massenträgheit (in höherem Maße) zu Gute.
Das ist einer der Gründe, warum sich 29er teils durchgesetzt haben. Durch die Erhöhung der Radien der Reifen erhöht sich die Massenträgheit verhältnismäßig stärker als die Masse, weshalb durch den subjektiv kleinen Sprung von 26" auf 29" bereits große Effekte erzielbar sind.
Durch diese höhere Massenträgheit musst du, wie du schon richtig erkannt hast, mehr Energie aufwenden um die selbe Geschwindigkeit zu erreichen.
Was aber übewiegt ist folgender Effekt:
Durch jeden kleinen "Hubbel" auf deinem Trail wird dein Fahrrad abgebremst. Nach Newtons 1. Grundgesetz will dein Rad aber seinen Zustand der Bewegung beibehalten. Durch das höhere Trägheitsmoment ist es für den Hubbel also mit schwereren/größeren Laufrädern schwieriger, dich abzubremsen. Deine Fahrt bergauf wird also flüssiger.
Energetisch gesehen ist (wenn man den Luftwiderstand vernachlässigt, sonst wirds komplizierter) die Bergauffahrt am effizientesten, wenn das Gesamtsystem Rad+Fahrer möglichst wenig abgebremst/beschleunigt wird und ein gleichförmiger Geschwindigkeitsverlauf erreicht wird.
(Grund hierfür ist, dass der Großteil der Energie der Geschwindigkeitsänderung nicht wie z.B. bei einem Pendel für die "Rückwärtsbewegung" zurückgewonnen werden kann, sondern in Form von Wärme an die Umgebung verloren geht)

Anderes Beispiel, was auf den selben Effekt zurückführt:
Auch dein Energieeintrag in das System ist nicht konstant, sondern abhängig von der Pedalstellung. Also wird dein Fahhrad bei vermeintlich konstanter Geschwindigkeit pro Pdedalumdrehung 2x leicht abgrbremst und 2x leicht beschleunigt. Dies ist einer der Gründe für Technologien wie ovale Kettenblätter (Q-Rings) oder Möve Cyfly.

 

[Deleted 8566]

Der Hubbel bremst das Rad, aber die Senke hinter'm Hubbel lässt das kleinere Rad stärker beschleunigen und da geht es immerhin um die schwungvolle Krafteinleitung mit dem gesamten Körpergewicht.

 

[Becak]

Die größe des Rades spielt keine Rolle, wie schnell das Rad in eine Senke einrollt. Es sei denn, die Senke ist so klein, dass das größere Rad nicht mehr rein passt...

 

[shnoopix]

Und wie erklärst du dir, dass die XC Profis nicht mit möglichst schweren Laufrädern unterwegs sind?

 

[aibeekey]

Und wie erklärst du dir, dass die XC Profis nicht mit möglichst schweren Laufrädern unterwegs sind?

Die Bremsen und beschleunigen ja dauernd.

Der 0815 Biker fährt erstmal 2-3 Stunden ne Forststraße konstant bergauf und dann geht's bergab.
(Im Mittelgebirge vielleicht anders, ich kenn nur die Alpen)
Ich merk keinen Unterschied zwischen verschiedenen LRS.
Wohl aber zwischen verschiedenen reifenprofilen, Karkassen oder Gummimischungen

 

[shnoopix]

Die Bremsen und beschleunigen ja dauernd.

Der 0815 Biker fährt erstmal 2-3 Stunden ne Forststraße konstant bergauf und dann geht's bergab.

Also waren die Bikes beim Cape Epic alle mit extra schweren Laufrädern aufgebaut?

Ich glaube der Vorteil der Massenträgheit relativiert sich je mehr gebremst und beschleunigt und außerdem je näher man an seine persönliche maximale Leistungsgrenze (in Dauer, Distanz oder Geschwindigkeit) kommt.

 

[aibeekey]

Ich glaube der Vorteil der Massenträgheit relativiert sich je mehr gebremst und beschleunigt

Das meine ich ja damit. Je mehr man Bremsen muss desto mehr Energie geht in Wärme "verloren".
Dort haben leichte Laufräder dann natürlich einen Vorteil, weil man sie einfacher wieder beschleunigen kann.
Wenn man konstant bergauf fährt, ist nur das Gesamtgewicht des Bikes relevant. Solange man nicht ständig bremst und es ein ebener Forstweg ist, haben schwere Laufräder bergauf keinen Nachteil. Das Bike ist eben allgemein schwerer dann, (das ist wiederum kleiner Nachteil)

 

[shnoopix]

Das meine ich ja damit. Je mehr man Bremsen muss desto mehr Energie geht in Wärme "verloren".
Dort haben leichte Laufräder dann natürlich einen Vorteil, weil man sie einfacher wieder beschleunigen kann.
Wenn man konstant bergauf fährt, ist nur das Gesamtgewicht des Bikes relevant. Solange man nicht ständig bremst und es ein ebener Forstweg ist, haben schwere Laufräder bergauf keinen Nachteil. Das Bike ist eben allgemein schwerer dann, (das ist wiederum kleiner Nachteil)

Also ist Art und Umfang von Leichtbau am Bike im Allgemeinen und am Laufrad im Speziellen wie so oft eine Frage des Einsatzzwecks. Nur darauf wollte ich hinaus.

 

[Oldie-Paul]

Auch dein Energieeintrag in das System ist nicht konstant, sondern abhängig von der Pedalstellung. Also wird dein Fahhrad bei vermeintlich konstanter Geschwindigkeit pro Pdedalumdrehung 2x leicht abgrbremst und 2x leicht beschleunigt. Dies ist einer der Gründe für Technologien wie ovale Kettenblätter (Q-Rings) oder Möve Cyfly.

Vor allem ist es der wichtigste nachteil der schwererern und größeren räder. Bei jeder kleinen beschleunigung ist die rotierende masse beteiligt.

 

[Milsani]

Vor allem ist es der wichtigste nachteil der schwererern und größeren räder. Bei jeder kleinen beschleunigung ist die rotierende masse beteiligt.

In der Formel bestimmt, aber hast du mal das Rad auf den Kopf gestellt, mit dem kleinen Finger das Rad angestubst und in Rotation versetzt? Für mich fühlt sich die dazu nötige Energie eher nach Milliwatt als nach Watt an.

M.

 

[HannesW]

Und wie erklärst du dir, dass die XC Profis nicht mit möglichst schweren Laufrädern unterwegs sind?

Aus dem selben Grund, aus dem sie auch nicht mit nem Klapprad-Laufradsatz an den Start gehen.
Weil noch 1000 andere Faktoren eine Rolle spielen, was für den jeweiligen Einsatzzweck die bestmögliche Lösung darstellt (und die Theorie auch nie 1:1 in die Praxis übertragbar ist).
Am Ende ist es dann halt irgend ein Kompromiss aus Kosten, Performance, Sicherheit, Haltbarkeit, Bauchgefühl, Marketing...usw.

 

[Oldie-Paul]

In der Formel bestimmt, aber hast du mal das Rad auf den Kopf gestellt, mit dem kleinen Finger das Rad angestubst und in Rotation versetzt? Für mich fühlt sich die dazu nötige Energie eher nach Milliwatt als nach Watt an.

Wenn das so ist, dann ist das ganze gerede über die böse rotierende masse ohnehin spiegelfechterei.

 

[shnoopix]

Wenn das so ist, dann ist das ganze gerede über die böse rotierende masse ohnehin spiegelfechterei.

Klar, aber Unternehmen können mit wenig Gramm und wenig Watt ne Menge Kohle machen.
In gewissem Rahmen ist da überall was dran, aber wenn's um Unterschiede von wenigen Gramm und Watt geht, driftet die Sache dann irgendwann in den esotherischen Bereich ab.

 

[Ramirez41]

Tut mir Leid, ich fahre lieber auf meinem 8,7 kg Hardtail als auf einem 13,5 kg wippenden Downhillmonster mittlerweile. 5kg Unterschied machen sich sehr wohl bemerkbar. Da Hardteil ist leichter, schneller genauso stabil und macht summa sumarum mir im Moment mehr fun.

Ganz einfache Rechnung:
- 10 km Bergauf mit 10% Steigung, 80 kg Fahrer, 8 kg Gewicht Rad, 200 Watt Power:
- 1:17:55 h

- 10 km Bergauf mit 10% Steigung, 80 kg Fahrer, 14 kg Gewicht Rad, 200 Watt Power:
- 1:23:20 h

Also macht das hier schonmal 6 Minuten aus (-7,2 %). Optimiert man jetzt noch den Fahrer auf 70 kg. dann ist man mit dem leichten System bei 1:09 h und damit ist der leichtere Fahrer+Bike bei gleicher Wattzahl schon 14 Minuten (-16,8%) vorher da...

Klar kein Mensch fährt über eine Stunde so bergauf. Daher ist Gewichtstuner eher was für Marathon-Fahrer, Freaks oder Profis, die jede Sekunde brauchen.. Für den Otto-Normal-Fahrer sind 1 - 2 kg sicher total uninteressant.

Rechne das mal auf einen 1800 m Anstieg. Tremalzo. Da reden wir über eine Stunde Unterschied!

 

[oeger]

Setzen, 6. Mit den Werten aus der Berechnung sind es nichtmal 10 Minuten Unterschied!

 

[Deleted 8566]

Die größe des Rades spielt keine Rolle, wie schnell das Rad in eine Senke einrollt. Es sei denn, die Senke ist so klein, dass das größere Rad nicht mehr rein passt...

Da lehrt die Erfahrung etwas anderes.

 

[UliVoelckers]

RetroRider schrieb:
Wie soll denn Helium in Rahmen und Reifen den Auftrieb erhöhen? Der Auftrieb wird größer wenn die Oberfläche größer wird. Wenn man tatsächlich Rahmen und Reifen zum Ausdehnen bringen will, werden 1. die Teile reißen und 2. bräuchte man so viel Druck daß das Helium flüssig wird und eine hohe Dichte hat.
Tip: Vakuum wiegt noch weniger als Helium. Aber die Zusatzmasse zum Abdichten des Rahmens ist so oder so größer als die Gewichtseinsparung.

Um auch mal ein bißchen zu Schlaumeiern: Der Auftrieb wird größer wenn das VOLUMEN größer wird (darum sind Heißluftballons kugelig: möglichst viel Volumen in möglichst wenig Stoff verpackt.)
Und mit Helium verringert man natürlich die Masse - das ersetzt nämlich das gleiche Volumen an Luft (in Rahmen und Reifen) - bei weniger Masse. Bei Rennreifen war das wohl auch mal Mode - wie schon gesagt, lohnt es sich aber nicht sonderlich.

 

[zuki]

RetroRider schrieb:
Wie soll denn Helium in Rahmen und Reifen den Auftrieb erhöhen? Der Auftrieb wird größer wenn die Oberfläche größer wird. Wenn man tatsächlich Rahmen und Reifen zum Ausdehnen bringen will, werden 1. die Teile reißen und 2. bräuchte man so viel Druck daß das Helium flüssig wird und eine hohe Dichte hat.
Tip: Vakuum wiegt noch weniger als Helium. Aber die Zusatzmasse zum Abdichten des Rahmens ist so oder so größer als die Gewichtseinsparung.

Um auch mal ein bißchen zu Schlaumeiern: Der Auftrieb wird größer wenn das VOLUMEN größer wird (darum sind Heißluftballons kugelig: möglichst viel Volumen in möglichst wenig Stoff verpackt.)
Und mit Helium verringert man natürlich die Masse - das ersetzt nämlich das gleiche Volumen an Luft (in Rahmen und Reifen) - bei weniger Masse. Bei Rennreifen war das wohl auch mal Mode - wie schon gesagt, lohnt es sich aber nicht sonderlich.

Da muss man aber gleich korrigieren. Der Heißluftballon hebt ab, weil die Dichte eines Stoffes mit steigender Temeperatur abnimmt. Die Umgebungsluft hat schlicht eine höhere Dichte. Selbiges gilt für Helium. Die Molmasse, bzw. das spezfische Gewicht ist geringer als das der Luft. Vakuum funktioniert übrigens nicht, weil der der äußere Luftdruck den Reifen zusammendrücken würde. Auch beim Coladosenrahmen hätte ich da extreme Zweifel.