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Steifigkeit
Steifigkeit
Festigkeit
Festigkeit
Entfernung des defekten Teils
Entfernung des defekten Teils
Lagen einzeln wieder auffüllen
Lagen einzeln wieder auffüllen
Aushärten
Aushärten
Schaden: Die Trinkflasche hat sich unbemerkt in das Unterrohr gearbeitet.
Schaden: Die Trinkflasche hat sich unbemerkt in das Unterrohr gearbeitet.
Der Bereich wird kleinstmöglich angeschäftet.
Der Bereich wird kleinstmöglich angeschäftet.
Das entfernte Carbon wird durch neues Material ersetzt
Das entfernte Carbon wird durch neues Material ersetzt
… bis der Bereich vollständig aufgefüllt ist.
… bis der Bereich vollständig aufgefüllt ist.
Das Oberrohr ist angebrochen.
Das Oberrohr ist angebrochen.
Der gebrochene Bereich wird großzugig ausgeschäftet. Das wahre Ausmaß wird oft erst beim Freilegen des Bruches sichtbar. Oft endet hier der Versuch der Reparatur. Unter normalen Umständen hätte ich diesen Rahmen jetzt aufgegeben.
Der gebrochene Bereich wird großzugig ausgeschäftet. Das wahre Ausmaß wird oft erst beim Freilegen des Bruches sichtbar. Oft endet hier der Versuch der Reparatur. Unter normalen Umständen hätte ich diesen Rahmen jetzt aufgegeben.
Aber was tut man nicht alles für den Ruhm... 3. Lage!
Aber was tut man nicht alles für den Ruhm... 3. Lage!
Letzte Lage: Der Vakuum-Aufbau kann auch mit einem dünnen Blech als Druckstück erfolgen. Mit ein wenig Glück hat man dadurch gleich nach dem Aushärten eine glatte Oberfläche.
Letzte Lage: Der Vakuum-Aufbau kann auch mit einem dünnen Blech als Druckstück erfolgen. Mit ein wenig Glück hat man dadurch gleich nach dem Aushärten eine glatte Oberfläche.

Micha, auch bekannt unter dem IBC-Usernamen mi.ro, ist Spezialist für den Werkstoff Carbon und hatte im vergangenen Jahr schon einmal einen spannenden Artikel zur Kohlefaser geschrieben. Hier erklärt er, was bei einem Schaden am geliebten Carbon-Teil zu tun ist und wie eine Reparatur abläuft.

Sooo, da bin ich wieder! Das Thema heute: Reparatur. Jetzt hat man sich also dazu durchgerungen, einen schweineteuren Carbon-Boliden zu kaufen und jetzt das. Der Sturz der Stürze. Das Oberrohr landet mit der ganzen Wucht auf einem Felsen. Knack. Der Supergau. Na, nicht ganz. Für preiswerte Rahmen wäre es jetzt an der Zeit, sich vom Rahmen zu verabschieden. Nicht so bei der teuren Fraktion! Ja, eine Reparatur ist teuer. Aber das liegt einfach daran, dass der Reparateur sein Fach verstehen muss. Er muss genau wissen, was er tut.

Carbon-Rahmen reparieren: Wie wird es gemacht?

Einfach erklärt: Der kaputte Part wird entfernt und danach der entstandene Freiraum wieder mit Carbon aufgefüllt. Wenn es denn so einfach wäre!

Erst einmal ein paar Worte zur Laminattheorie: Das Harz hat eine Steifigkeit von 4000 N/mm² und eine Festigkeit von 30N/mm². Die Faser wartet, je nach Fasertyp, mit 230.000 N/mm² Steifigkeit und 4900 N/mm² auf. Das soll verdeutlichen, dass die Durchtrennung der Fasern der Struktur schon mächtig zusetzt.

Steifigkeit
# Steifigkeit
Festigkeit
# Festigkeit

Ein einfaches Verschließen der Risse mit Harz ist also keine Option. Um keine Einbußen bei der Festigkeit zu haben, müssen wir zu einem einfachen Trick greifen: Überlappung. Wie weit überlappt werden muss, kann errechnet werden und hängt maßgeblich von der Schichtdicke ab. Will ich beispielsweise eine Stärke von einer  1 mm dicken T700 Faser unidirektional pro Schäftungslage auftragen, trägt eine Lage etwa 2000 N/mm, das Harz ca. 30N/mm.

Es würde also eine Überlappung von 66 mm benötigt. Um auf einen erträglichen Wert zu kommen, würde ich 75-100g/mm² Flächengewicht verwenden, was bei einem Faservolumengehalt von 55-60 % etwa eine Stärke von 0,08-0,1 mm aufträgt. Hier gehe ich dann, um auf der sicheren Seite zu sein, auf etwa 8 bis 10mm Überlappung. Man stellt dann schnell fest, dass bei großen Wandstärken über 1 mm das Ganze zu einer Riesenbaustelle mutieren lässt. Man kann allerdings davon ausgehen, dass eine Wandstärke über 1 mm für Impact-Festigkeit sowie Torsionsteifigkeit aufgebaut wurde. Hierfür spielt die Überlappung eine untergeordnete Rolle. Das bedeutet: beim Rennradrahmen sollte durch die eher geringere Wandstärke möglichst genau auf Einhaltung der Überlappung geachtet werden. Ein Downhillrahmen am Unterrohr ist da einfacher zu reparieren.

Wie wird vorgegangen? Zunächst mal eine Warnung: Dies sieht zwar aus wie eine Anleitung zum Selbermachen, ist es aber nicht! Es erfordert ein hohes Maß an Geschick und Fachkenntnis, Reparaturen dieser Art durchzuführen. Ich warne an dieser Stelle auch vor Reparatur-Kits. Es wird dem Kunden suggeriert, dass alles ganz einfach geht. Da wird dann mal ganz grob geschäftet, ein bisschen Fasern mit dem Pinsel aufgetupft und fertig. Die Fotoreihe soll verdeutlichen, dass es nicht so einfach ist.

Entfernung des defekten Teils
# Entfernung des defekten Teils

Zunächst wird der defekte Teil entfernt. Schon hier wird darauf geachtet, dass eine entsprechende Schäftung eingehalten wird. Dann werden die Lagen einzeln wieder aufgefüllt. Dazu sind die Zuschnitte genau in die ausgeschliffene Form einzupassen. Um hier genau genug arbeiten zu können, ist die Verwendung von Prepregs unbedingt empfehlenswert.

Lagen einzeln wieder auffüllen
# Lagen einzeln wieder auffüllen
Aushärten
# Aushärten

Im besten Fall erfolgt die Aushärtung dann in einem Autoklaven, da hier die besten Laminatqualitäten erreicht werden. Das Prinzip ist einfach: Zwischen der Vakuumfolie und dem reparierten Bereich wird ein Vakuum gezogen. Dadurch erfolgt eine Verdichtung des Materials mit Atmosphärendruck sowie eine Entlüftung. In diesem Zustand wird mit Hilfe des Autoklaven der Konsolidierungsdruck um den Autoklavdruck erhöht.

Nachdem Druck und Vakuum am Bauteil anliegen, wird die Temperatur prozessgesteuert in einer definierten Zeit auf den für den verwendeten Harztyp abgestimmten Temperaturwert gefahren. Um dem zu reparierenden Rahmen nicht mit einer zu hohen Temperatur zu schaden, sollte ein Prepregsystem verwendet werden, dass bereits bei 80-100° ausgehärtet werden kann. Eine Verfärbung der Lackierung kann aber auch hier schon stattfinden.

Schaden: Die Trinkflasche hat sich unbemerkt in das Unterrohr gearbeitet.
# Schaden: Die Trinkflasche hat sich unbemerkt in das Unterrohr gearbeitet.
Der Bereich wird kleinstmöglich angeschäftet.
# Der Bereich wird kleinstmöglich angeschäftet.
Das entfernte Carbon wird durch neues Material ersetzt
# Das entfernte Carbon wird durch neues Material ersetzt
… bis der Bereich vollständig aufgefüllt ist.
# … bis der Bereich vollständig aufgefüllt ist.

Ein Druckstück aus einem biegsamen Blech wird mit Vakuum auf den frisch laminierten Bereich gepresst. Die endgültige Konsolidierung erfolgt dann bei 6 Bar und 100° im Autoklaven.

Ein weitaus kapitalerer Schaden:

Das Oberrohr ist angebrochen.
# Das Oberrohr ist angebrochen.
Der gebrochene Bereich wird großzugig ausgeschäftet. Das wahre Ausmaß wird oft erst beim Freilegen des Bruches sichtbar. Oft endet hier der Versuch der Reparatur. Unter normalen Umständen hätte ich diesen Rahmen jetzt aufgegeben.
# Der gebrochene Bereich wird großzugig ausgeschäftet. Das wahre Ausmaß wird oft erst beim Freilegen des Bruches sichtbar. Oft endet hier der Versuch der Reparatur. Unter normalen Umständen hätte ich diesen Rahmen jetzt aufgegeben.
Aber was tut man nicht alles für den Ruhm... 3. Lage!
# Aber was tut man nicht alles für den Ruhm... 3. Lage!
Letzte Lage: Der Vakuum-Aufbau kann auch mit einem dünnen Blech als Druckstück erfolgen. Mit ein wenig Glück hat man dadurch gleich nach dem Aushärten eine glatte Oberfläche.
# Letzte Lage: Der Vakuum-Aufbau kann auch mit einem dünnen Blech als Druckstück erfolgen. Mit ein wenig Glück hat man dadurch gleich nach dem Aushärten eine glatte Oberfläche.

Soll der Rahmen wieder lackiert werden, empfiehlt es sich, eine Lage mehr zu legen.

Lohnt sich das wirklich?

Nun, einige Firmen bieten ein Crash-Replacement an. Hier kann der Rahmen relativ günstig gegen einen neuen eingetauscht werden. Ist dies der Fall, würde ich dazu raten. Hier gibt es dann wieder Garantie (natürlich nur, wenn der alte Rahmen innerhalb seiner Garantie getauscht wird) und Produkthaftung. Beides wäre nach einer Reparatur Geschichte. Und dann fährt ja auch immer noch das Gefühl mit, dass zumindest bei der zuletzt dargestellten Reparatur sicher als etwas mulmig beschrieben werden könnte. Wichtig nochmal: Solltet Ihr euch für eine Reparatur entscheiden, macht es nicht selber. Da sollte unbedingt ein Fachmann ran. Der kann euch vorab auch eine gute Einschätzung geben, ob es sich noch lohnt.

Abschließend beantworte ich eine Frage vorab, die bestimmt kommen wird:

Kann ich eine Kaufempfehlung für Carbonteile und Rahmen aussprechen?

Ja, das kann ich! Carbon ist teurer, das stimmt. Daher sollte man sich überlegen, ob man das „kleine Schwarze“ nimmt oder zum preiswerteren Aluteil greift. Was bekomme ich, wenn ich ein Carbonteil/Rahmen kaufe? Entgegen der landläufigen Meinung ist ein gut ausgelegtes Carbonteil weitaus unempfindlicher gegen jegliche Art der mechanischen Belastung als das vergleichbare Aluteil. Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass eigentlich immer, wenn das Carbonbauteil versagt, das Aluäquivalent schon bei deutlich kleineren Lasten versagt hätte. Nur weil viele mit einer Beule im Alurahmen noch weiterfahren, bedeutet das nicht, dass der Rahmen noch wirklich fahrbereit ist …

Wie steht es mit euch? Würdet ihr euren Carbon-Rahmen bei einem Schaden reparieren lassen?

Text und Fotos: Micha / IBC-User mi.ro
  1. benutzerbild

    525Rainer

    dabei seit 09/2004

    So ist es ja beim mtb. Carbonrahmen beschädigt, crash replacement. Eher 1000 statt 500.
    Die reperatur kannst auf Eigene gefahr Machen Aber doch sicher nie mit herstellersegen.
  2. benutzerbild

    Anzeige

  3. benutzerbild

    mi.ro

    dabei seit 08/2005

    525Rainer
    So ist es ja beim mtb. Carbonrahmen beschädigt, crash replacement. Eher 1000 statt 500.
    Die reperatur kannst auf Eigene gefahr Machen Aber doch sicher nie mit herstellersegen.
    Freeeezer
    Thema verfehlt, setzen sechs.

    Aber vergleichen wir mal die günstigsten Gebrauchtwagenpreise mit einem High-End-MTB, so liegt da ca. Faktor 10 dazwischen.
    Du fändest es also auch in Ordnung, am MTB ein absolut problemlos und kostengünstig instandsetzbares Bauteil laut Herstellervorgaben ersetzen zu müssen, nur weil für dich als Besitzer eines 6.000€-Bikes ja läppische 500€ für ein Ersatzteil keine Rolle spielen dürfen!?
    Und das ist für mich als Fan von Carbon DAS stichhaltige Argument gegen den Werkstoff.
  4. benutzerbild

    RomainK

    dabei seit 11/2014

    Der Flicken haftet ja nur über das "schlechte" Harz an der Struktur.
    Durchgängige Fasern gibt es an dieser Stelle dann nicht mehr.

    Besteht da nicht die Gefahr, daß andere Stellen am Rahmen dann deutlich mehr belastet werden?
    Also die Stelle gegenüber der Reperaturstelle.

    Bei einem BMW i3 wird da bei beschädigter Fahrgastzelle nicht komplett der beschädigte Bereich herausgeschnitten und
    ersetzt? Meine, es wir sogar mit Aluprofilen hinterfüttert.
  5. benutzerbild

    Votec Tox

    dabei seit 04/2009

    RomainK
    Der Flicken haftet ja nur über das "schlechte" Harz an der Struktur.
    Durchgängige Fasern gibt es an dieser Stelle dann nicht mehr.

    Besteht da nicht die Gefahr, daß andere Stellen am Rahmen dann deutlich mehr belastet werden?
    Also die Stelle gegenüber der Reperaturstelle...
    An der Stelle gegenüber herrschen andere Belastungen, je nach dem wo der Rahmen beschädigt wurde, ob Zug- oder Druckseite usw.
    Im GfK- und CFK-Berreich kenne ich solche Reperarturen nur mit sehr stark getreppten Lagenaufbau, also ein flaches Auslaufen der Schichtdicke des "Flickens" zu dem ebefalls schräg geschäfteten Bauteil.

    Noch deutlicher sieht man das im modernen Holzbau, also Bauteile aus in Lastrichtung ausgelegten und verleimten Hölzern, bei denen zuvor der E-Modul jeder einzelner Holzleiste, Lamelle bestimmt wurde usw. absolut vergleichbar mit CFK-Bauteilen. Wenn es dort ein Versagen durch Bruch gibt und großflächig ausgebessert wird, bewegt sich die Schäftungslänge zwischen 1:9 und 1:20, d.h. die Länge "der Schräge" ist mindestens 9x länger als der Durchmesser des Bauteils. Dann ist auch das Bauteil auf dessen exakte Biegekurve es ankommt wieder voll belastbar und "harmonisch biegesteif".
  6. benutzerbild

    Milarepa

    dabei seit 12/2004

    Hi,
    hier mal meine Laienreparatur am Cube Carbon Rahmen. Sitzrohr hatte einen Einriss.
    Meine Vorgehensweise:
    1. Carbon Reparatur Set im Internet bestellt
    2. Schablone für Mattenzuschnitt mit Stoff erstellt- Carbon zugeschnitten
    3. Carbon angeschliffen (Schmirgelpapier)
    4. Rahmen rund um den Flicken abgeklebt, damit da keine Harz hinläuft
    5. Harz mit Pinsel auf Rahmen
    6. C-Matte angepinselt und angelegt
    7. mit Pinsel nochmal Harz auf Matte nachgepinselt
    8. zweite getränkte Matte aufgelegt
    9. mit Pinsel nochmal Harz auf Matte nachgepinselt
    10. Aushärten lassen und Klebeband entfernen

    Hält seitdem Bombenfest und keine Knarzgeräusche mehr. Zusätzlich habe ich die Klemmschelle nach vorne gedreht (Klemmschraube) und einen Entlastungsschnitt vorne mit der Handsäge eingeschnitten.
    Cube hätte mir ein Crash Replacement angeboten (war aber kein Crash), der mir aber zu teuer war.
    VGView attachment 775450

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