RAHMEN
Stahl dominierte jahrzehntelang den Fahrradrahmenbau, Rennräder bildeten da keine Ausnahme. Schon die ersten Tour-de-France-Teilnehmer zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren auf Stahl unterwegs. Spätestens in den 1980er-Jahren begannen die Hersteller mit Alu, Titan und Kohlefaserverbundwerkstoffen (Carbon) zu experimentieren. Während sich Titan aufgrund des hohen Preises und der aufwendigen Verarbeitung im Massenmarkt nie durchsetzen konnte, wurde Stahl als Rahmenmaterial Nummer eins Mitte der 1990er-Jahre zunächst von Aluminium, dann von Carbon verdrängt.
Damit änderte sich auch radikal die Optik des Rennradrahmens: größere Rohrdurchmesser, teils futuristische Designs wurden möglich – erinnert sei an die Zeitfahrmaschinen von Miguel Indurain, Jan Ullrich und Bjarne Riis bei der Tour de France seit 1996. Der erste Carbon Rahmen kam von von Scott 2003 – dem ersten Rennradrahmen, der unter 1000 Gramm wog – begann der bis heute andauernde Siegeszug von Carbon, begünstigt auch durch sinkende Preise aufgrund der Produktion in Fernost. Inzwischen bieten viele Hersteller Aluminium-Rennräder “nur noch” als preislich attraktive Alternative an, das Gros aktueller Rennradmodelle setzt auf Rahmen aus Carbon. Stahl und Titan erfreuen sich noch immer einer treuen Fangemeinde, das Angebot beschränkt sich jedoch weitgehend auf spezialisierte Anbieter und Maßrahmenbauer.
Carbon Materialkunde
- Standard Modulus Carbon Fiber (SM) – Freizeitbereich wie z.B. Drohnen
- Intermediate Modulus Carbon Fiber (IM)- Radsport wie z.B. Lenker, Rahmen, Sattelstützen
- High Modulus Carbon Fiber (HM) – z.B. Raumfahrt, Luftfahrt, Automobilrennsport
- Bei unseren Produkten kommen ausschließlich hochwertige Carbonfasern vom weltweiten Marktführer Toray Industries Inc. zum Einsatz.
Alle Produkte sind aus Intermediate Modulus Carbon Fiber (IM) hergestellt.
Was bedeutet dies im Detail:
Im Bereich der IM Carbon Fibers gibt es die Kategorien T800, T900, T1000 und T1100.
Hierbei werden unterschiedlich gewebte Carbonlagen (3k, 12k, Unidirektional) mehrlagig verklept und das ergbit im Endprodukt die Festigkeit.
Unterschiede T700 (SM), T800 (IM) und T1000 (IM) Carbon
Die Unterschiede sind die Zugfestigkeit der Carbonfasern bezogen auf deren spezifisches Gewicht. Dazu sind die Fasern bei T1000 deutlich teurer als
die von T800 oder gar T700.
Durch den Einsatz hochwertiger Carbonfasern wird eine außergewöhnliche Steifigkeit erreicht, die eine überlegene Kraftübertragung ermöglicht.
Wissenswertes über Rahmen
Welche Anforderungen muss das Rahmenmaterial erfüllen?
Leicht, steif, komfortabel, aerodynamisch – viele moderne Rennradrahmen werden vor allem mit Hinblick auf diese vier Kriterien entwickelt (vgl. auch Technik-Reportage Leichtbau in RB 01/21). Manche Modelle versuchen, alle diese Aspekte möglichst "gleichberechtigt" und bestmöglich abzudecken, andere setzen klare Schwerpunkte. Im direkten Vergleich der Rahmenmaterialien erfüllt Carbon die genannten Anforderungen am besten – insbesondere in puncto Aerodynamik, denn um strömungsgünstige Rohrquerschnitte formen zu können, bietet kein anderes Material vergleichbare Gestaltungsfreiheit.
Auch die übrigen, teils konkurrierenden Eigenschaften des Rahmens (Steifigkeiten, Gewicht, Komfort …) lassen sich in Carbon gezielt ausgestalten. Weitere Kriterien für das Material eines Rennradrahmens sind, wie viel es kostet, wie korrosionsbeständig es ist, wie robust es sich gegenüber unsachgemäßer Behandlung zeigt (z. B. Rempeleien, Stürze) und ob sich Schäden ggf. reparieren lassen. Welches Kriterium der Käufer letztlich wie stark gewichtet und womöglich als kaufentscheidend betrachtet, bleibt höchst individuell.
Wie unterscheiden sich die Materialeigenschaften?
Stahl, Aluminium und Titan gelten als isotrope Materialien – das bedeutet, sie weisen in alle Richtungen ein ähnliches Verhalten und somit vergleichbare Belastbarkeit auf. Ein Carbon-Rahmen hingegen besteht aus vielen einzelnen Fasern, die nur in eine Richtung zugfest sind. Man spricht hier von anisotropem Verhalten. Zur Veranschaulichung mag eine Kordel dienen: In Längsrichtung gespannt ist sie sehr stabil, in seitlicher Richtung bleibt sie beweglich. Rahmenrohre aus Carbon entstehen erst dadurch, dass viele Fasern als gewebte Matte oder unidirektionale Schichten mit Harz verklebt und "gebacken" werden.
Vorteile: Die anisotropen Fasern können bedarfsgerecht gelegt werden und bieten so zum Beispiel in eine Richtung höchsten Komfort, an anderer Stelle aber maximale Steifigkeit – und das bei nahezu frei wählbaren Rohrdesigns und unerreichtem Leichtgewicht. Im Gegensatz zu den meisten Metallen korrodiert Carbon zudem nicht. Dafür reagiert es deutlich empfindlicher auf Belastungen, für die es nicht vorgesehen ist.
Bestes Beispiel: Klemmt man einen Rennradrahmen (zu) fest in einen Werkzeugständer oder Dachgepäckträger, trägt ein Rohr aus Stahl, Alu oder Titan in der Regel keine Schäden davon, eine Beule im Metall ist meist unkritisch. Ein Carbon-Rohr jedoch kann brechen, zudem sind eventuelle Schäden in der Struktur von außen nicht immer sichtbar.
Welches Material hat die beste Öko-Bilanz?
"Keiner der Rohstoffe für Carbon, Stahl, Aluminium oder Titan wird auf dem Biobauernhof geerntet", betont Marcus Schröder, Geschäftsführer des Prüfinstituts EFBE für mechanische Prüfungen an Fahrrädern und Komponenten. "Betrachtet man die gesamte Ökobilanz von der Gewinnung der Rohstoffe über die Weiterverarbeitung zum Rahmen-Grundmaterial sowie den eigentlichen Herstellungsprozess bis hin zur Recyclingfähigkeit und berücksichtigt dabei auch Energiebedarf, Transport, voraussichtliche Nutzungsdauer und Reparierbarkeit, schneidet Stahl mit ganz ordentlichem Abstand am besten ab.
Das liegt vor allem an der Recyclingfähigkeit." Als einziges der vier Rahmenmaterialien ist bei Stahl tatsächliches Recycling möglich, je nach Anwendung lässt sich Stahl bis zu 90 % wiederverwerten. Alle anderen Materialien lassen nur Downcycling zu, sprich: Die ursprüngliche Qualität des Materials wird nicht mehr erreicht, es kann nur noch anderweitig eingesetzt werden – gegebenenfalls müssen andere Rohstoffe neu hinzugegeben werden, um das Material wieder einsetzen zu können. "Insgesamt muss man aber sagen: Die Ökobilanz eines Fahrrads ist sehr gut", sagt Diplom-Ingenieur Schröder, "vor allem wenn man vergleicht, in welchen Mengen die Materialien in anderen Anwendungen genutzt werden."
Gibt es noch andere Rahmenmaterialien?
Carbon, Stahl, Alu und Titan sind Ihnen zu langweilig? Manche Rennräder basieren auf Rahmen aus Hanf, Bambus oder Holz. Das ist charmant, da Sie so aus der Masse herausstechen und auf einem Produkt sitzen, das aus einem nachwachsenden Rohstoff mit sehr guter Ökobilanz besteht. Zudem "belohnen" Sie ein Unternehmen für innovatives Denken.
In Verkaufszahlen gemessen fristen diese Materialien bislang allerdings – ähnlich wie etwa Rahmen aus Magnesium – ein absolutes Nischendasein. Relativ neu am Markt sind Rahmen(teile) aus dem 3-D-Drucker (etwa in Titan ausgeführt) – Langzeiterfahrungen stehen hierzu allerdings noch aus.
Entscheidet nur der Rahmen über die Performance eines Rennrads?
Nein. Der Rahmen hat zwar eine herausragende Bedeutung, letztlich radelt man aber auf einem Gesamtsystem. Sprich: Ein extrem leichtgewichtiger Rahmen kann trotzdem in ein nur durchschnittliches Radgewicht münden, wenn schwere Anbauteile montiert sind – ein sehr aerodynamisches Carbon-Rahmen-Set kann in der Realität schlechter funktionieren als ein wenig windschlüpfiger Stahlrahmen, dessen Geometrie den Fahrer jedoch in eine extrem aerodynamische Sitzposition zwingt – und so weiter.
Material-Mythen vs. Fakten
Stahl ist komfortabel
Der Elastizitätsmodul, also der Material-Kennwert, der den Widerstand gegen Verformung beschreibt, ist bei Stahl eher hoch – zum Beispiel dreimal höher als bei Aluminium. Letztlich entscheidet aber die Form: Schlanke Stahlrohre flexen stärker, sind optisch aber nicht jedermanns Sache. Großvolumige Stahlrohre sind steifer, dafür aber auch schwerer – oder sie müssen dünnwandiger werden. Dem sind jedoch praktische Grenzen gesetzt: Irgendwann wird das Rohr einfach zu empfindlich und lässt sich mit den Fingern eindrücken.
Carbon ist bruchgefährdet und irreparabel
Bei Carbon sollte man tatsächlich noch stärker als bei Stahl, Titan und Aluminium darauf achten, es nur so zu belasten, wie es konstruktionsseitig vorgesehen ist. Das heißt zwar nicht, dass es zwingend beim kleinsten Umfaller irreparabel bricht – aber es ist empfindlicher. Drei Aspekte sollten jedoch Mut machen: Belastungsgerecht genutzt, ist Carbon extrem ermüdungsresistent. Es korrodiert nicht.
Titan hält ewig
Titan ist sehr korrosionsbeständig, fast so fest wie Stahl – und es überzeugt, ähnlich wie Stahl, durch seine (theoretische) Dauerfestigkeit. Das heißt, unterhalb einer gewissen Beanspruchung werden Belastungen unendlich oft ertragen. Das ist aber, wie auch bei Stahl, in der Praxis wenig relevant: Ein Fahrradrahmen ist dynamisch hochbeanspruchter Leichtbau, der betriebsfest und nicht dauerfest ausgelegt wird. Das bedeutet: Wer einen Titanrahmen besitzt, muss ebenso wie mit jedem anderen Material hoffen, dass bei der Fertigung nicht gepfuscht wurde. Und dass man damit keinen materialmordenden Sturz hinlegt...
Aluminium ist hart
Jein. Festigkeit und E-Modul von Aluminium sind deutlich geringer als bei Stahl. Um die Steifigkeit und Festigkeit eines Stahlrahmens zu erreichen, benötigt man folglich mehr Material – was aber kein Problem darstellt, weil die Dichte (also Masse je Volumen) von Alu viel geringer ist als von Stahl (etwa ein Drittel). Damit sind dann problemlos größere Rohrquerschnitte möglich, die zudem wegen des geringeren spezifischen Gewichts auf der Waage kaum zu Buche schlagen. Aber: Aluminium ist weniger dauerfest als Stahl oder Titan, sprich: Auch eine geringe Beanspruchung kann zum Bruch führen, wenn sie nur oft genug wirkt.
WAS SIND DIE EIGENSCHAFTEN DES STAHL-RAHMENS?
Stahl ist das Material mit der längsten Geschichte im Rahmenbau. Ähnlich wie bei Aluminium existieren auch hier unterschiedliche Legierungen. Am weitesten verbreitet ist der sogenannte Chrom-Molybdän-Stahl (CrMo).
Stahl-Rahmen sind deutlich schwerer als solche aus Aluminium oder gar Carbon. Das Verhältnis zwischen Steifigkeit und Komfort fällt komplett andersherum aus als bei Aluminium. Stahl ist relativ weich, was sich positiv auf den Fahrkomfort auswirkt. Abstriche müssen entsprechend hinsichtlich der Steifigkeit gemacht werden. Fans von Stahlrahmen beschwören daher jedoch gerne das warme Fahrgefühl von Stahl-Rahmen.
Die Haltbarkeit von Stahl-Rahmen ist überragend, die Optik unverkennbar! Solche Rahmen sind recht unempfindlich gegenüber äußeren Einwirkungen und Stürzen. Die schmalen Rohre sind das Kennzeichen schlechthin für klassische Rennräder. Mit einem Stahl-Rahmen kaufst du eine Menge Emotionen und Nostalgie. Stahl ist DER Werkstoff für Fahrrad-Enthusiasten! Und auch aus einer technischen Perspektive sprechen gute Gründe für die Nutzung von Stahl. Überall dort, wo Komfort und Langlebigkeit Vorrang vor Gewicht und Steifigkeit haben, macht der Einsatz von Stahl durchaus Sinn. Dank der relativ einfachen Verarbeitung gibt es einige Rahmenbauer, die auf Maß gefertigte Stahl-Rahmen anbieten. Diese sind dann jedoch deutlich teurer als ein Modell von der Stange.
Preis: sehr gering
Gewicht: sehr hoch
Steifigkeit: gering
Komfort: sehr hoch
Alltag: sehr hoch
Fazit: Stahl – komfortabel, haltbar und voller Emotionen: (nicht nur) für Retrofans. Schwerpunkt: Reiseräder, Retro-Rennräder, Fixies u.ä.
Aluminiumrahmen für das Fahrrad
Mit der beginnenden Herstellung von Aluminiumrahmen Ende der 80er Jahre wurde Stahl als Hauptmaterial für Fahrräder endgültig abgelöst. Bei dem klassischen Aluminiumrahmen setzt man vor allem auf dünnwandige Rohre mit einem großen Volumen, die ein hervorragendes Verhältnis zwischen Gewicht und Steifigkeit ermöglichen (STW-Wert). Aluminium steht für eine überdurchschnittliche Langlebigkeit und ein geringes Gewicht , was jedoch nahezu vollständig auf Kosten des Komforts geht.
Die Dämpfung, die jedes Rahmenmaterial während der Fahrt bietet, ist bei Aluminium-Fahrrädern mit Abstand am Schlechtesten. Zudem sollten Sie beachten, dass jedes Aluminium-Fahrrad gegen Korrosion geschützt werden muss, was den Pflegeaufwand deutlich erhöht. Achten Sie im Alltag darauf, stets sorgsam mit dem Aluminium-Fahrrad umzugehen, da die Gefahr von Beulen im Aluminiumrahmen durch die dünnen Rohre besonders hoch ist.
Dennoch ist Aluminium ein hervorragend geeignetes Material für Fahrräder, insbesondere im Hinblick auf die Alltagstauglichkeit im direkten Preis-Leistungsverhältnis.
Carbonrahmen die Revolution hat begonnen
Wenn von Carbon die Rede ist, spricht man eigentlich von einem Kunststoff, der durch Kohlefasern verstärkt wurde. Ursprü 900 Gramm verfügen sie daher über den besten STW-Wert (Vergleich zwischen Gewicht und Steifigkeit). Doch das besonders geringe Gewicht ist noch lange nicht alles, was Carbon zu bieten hat – auch die überdurchschnittliche Steifigkeit ist ein echtes Verkaufsargument. Dennoch geht natürlich auch dieses Material mit Nachteilen einher.
Zunächst einmal wäre der hohe Preis zu erwähnen, der nicht für jeden Geldbeutel zuträglich ist. Außerdem verfügt die Carbonfaser über absolut keine Reserven was die Verformung angeht, was rasch zu Rissen führen kann – problematisch, da selbige oft nur sehr schwer festzustellen sind und eine regelmäßige, ausführliche Kontrolle des Rades notwendig machen. Auch in puncto Komfort hat der Carbonrahmen eher wenig zu bieten.
Wenn es um die Alltagstauglichkeit des Rades geht, kommt ein Carbon-Rad eher weniger in Frage – wünschen Sie dagegen vor allem ein geringes Gewicht in Kombination mit einer überdurchschnittlich guten Steifigkeit, sind Sie mit einem Carbon-Rahmen optimal beraten.Es gibt eine Vielzahl von Carbon Qualitäten,daher ist Carbon nicht gleich Carbon.
WAS SIND DIE EIGENSCHAFTEN DES TITAN-RAHMENS?
Wie auch schon bei den anderen beiden Metallen handelt es sich bei dem Titan, welches zum Rahmenbau verwendet wird, um eine Legierung. Titan verfügt mit seinen Eigenschaften, gewissermaßen über das Beste aus den drei vorgestellten Welten. Leicht wie Alu, flexibel und widerstandsfähig wie Stahl. In Sachen Steifigkeit liegt es zwischen Stahl und Aluminium. Das klingt nach dem optimalen Material für die meisten Einsatzzwecke. Jedoch ist der Rohstoff Titan deutlich teurer als die drei anderen Materialien und die Verarbeitung zudem recht aufwändig. Daher sind Rahmen als Titan extrem teuer.
Angeboten werden Titan-Rahmen für Rennräder und Mountainbike Hardtails. In einigen Fällen werden diese auch auf Maß hergestellt und passen dann, wie ein Maßanzug perfekt zu ihren Fahrerinnen oder Fahrern. Allerdings solltest du schon bereit sein, mehrere Tausend Euro in einen solchen Rahmen zu investieren.
Preis: sehr hoch
Gewicht: gering
Steifigkeit: mittel
Komfort: sehr hoch
Alltag: hoch
Fazit: Titan – komfortabel, leicht und haltbar: luxuriöse Räder für die Ewigkeit. Schwerpunkt: Rennräder und MTB Hardtails
Brands Triathlonrahmen
Wir bieten eine große Auswahl an Rahmen in verschiedenen Größen und Materialien wie Aluminium,Titan, Carbon oder Stahl. Unsere Rahmen sind von renommierten Herstellern und bieten eine hohe Qualität und Haltbarkeit. Wenn Sie spezielle Anforderungen haben, können wir auch individuelle Rahmen nach Ihren Wünschen und Bedürfnissen anfertigen lassen. Kontaktieren Sie uns einfach und wir helfen Ihnen gerne weiter.