Carbon Rennrad: Gewicht, Vorteile und Nachteile

Das Gewicht eines Fahrrads ist für viele Rennrad- und Gravelbike-Fahrer ein zentraler Faktor. Denn: Es beeinflusst die Fahrdynamik, die Beschleunigung und die generelle Agilität enorm. Die Optimierung des Gewichts betrifft dabei nicht nur den Rahmen, sondern nahezu jedes Bauteil eines Fahrrads, von den Reifen über die Laufräder bis hin zu Pedalen, Sätteln und der Kleidung.

Watt pro Kilogramm - das ist, was die Radleistung definiert. Zumindest in der „Königsdisziplin“: bergauf. Die Formel dabei ist einfach: Weniger Gewicht bei derselben Leistung bedeutet, dass man schneller ist. Die „einfachste“ Maßnahme dafür lautet demnach: Abnehmen. Die andere lautet: Gewichts-Tuning am Material - am Rahmen, der Gabel, den Laufrädern, den Komponenten, der Radbekleidung et cetera.

Zwar ist auf den meisten Strecken - wenn man nicht gerade im Hochgebirge unterwegs ist - ein aerodynamisch optimiertes Rad effizienter als ein gewichtsreduziertes. Doch auch das Gewichts-Tuning hat in manchen Situationen seine Berechtigung. Das Systemgewicht, das Gesamtgewicht aus Fahrer und Rad, ist entscheidend für die Leistung am Berg und bei der Beschleunigung.

Laut einer Studie von Martin et al. aus 2018 benötigt ein Fahrer bei einem im Mittel acht Prozent steilen Anstieg pro Kilogramm Mehrgewicht rund sechs Watt mehr Leistung, um dieselbe Geschwindigkeit zu halten. Für einen 70 Kilogramm schweren Fahrer mit einem Acht-Kilogramm-Rennrad bedeutet dies, dass 500 Gramm Gewicht weniger am Rad rund drei Watt nötige Leistung „einsparen“ können.

Gewichtsvorteile von Carbon

Carbon bietet tatsächlich einen erheblichen Gewichtsvorteil, den es bei hochwertigen Rennmaschinen voll ausspielen kann. Insbesondere relevant ist das Gewicht der rotierenden Masse: Reifen und Laufräder haben aufgrund ihrer Bewegung einen höheren Einfluss auf die Dynamik als stationäre Teile wie der Rahmen.

Dabei wirkt das Gewicht des Laufrades nicht nur statisch - als Masse - sondern verstärkt sich durch die Rotationsbewegung. Je schwerer ein Laufrad ist, desto mehr Energie benötigt man, um es in Schwung zu bringen und auch wieder abzubremsen. Leichtere Laufräder bieten eine bessere Beschleunigung bergauf und können viel zur Agilität und Reaktivität eines Rades beitragen.

Eine Studie der Deutschen Sporthochschule Köln aus 2021 zeigte, dass eine Reduzierung von 100 Gramm an den Laufrädern eine Verbesserung der Beschleunigung um rund 1,6 Prozent entsprach.

Rahmen und Gabel stellen die Basis eines jeden Fahrrads dar und gehören somit natürlich zu den Teilen, bei denen das höchste Einsparpotenzial besteht. Ein Leichtgewichts-Beispiel ist etwa das Canyon Ultimate CFR, dessen Rahmen in der Größe M nur 730 Gramm auf die Waage bringt.

Eine „Schallmauer“ wurde mit der Markteinführung eines neukonstruierten „Klassikers“ unter den Leichtgewichtsmodellen im November 2024 durchbrochen: die 600-Gramm-Marke. Das neue Scott Addict RC basiert in seiner Top-Variante Ultimate auf einem Carbonrahmen, der etwas weniger als 600 Gramm wiegt. Laut Scott ist es das leichteste Serien-Rennrad überhaupt.

Das Top-Modell, das Addict RC Ultimate, wiegt in der Rahmengröße Medium und mit „Serien-Komponenten“ 5,84 Kilogramm. Die größte prozentuale Einsparung betrifft den Computer-Mount. Dieser bringt nun nur noch 16 Gramm auf die Waage. Er wird aus Aluminium 3D-gedruckt - und ist nun 24 Gramm leichter als das Scott-Vorgängermodell.

Auch davon wurden zwei Varianten - XMX-SL und HMX - neuentwickelt. Das erstgenannte Top-Modell wiegt nun 270 Gramm. 54 weniger als zuvor. Auch die etwas günstigere HMX-Variante bleibt mit 295 unter der 300-Gramm-Marke. Die Gewichtsersparnis in der Relation zum Vorgänger: 49 Gramm. Beim HMX-Rahmen kommen andere Carbon-Fasern und ein etwas anderes Layup zum Einsatz als bei den Ultimate-Top-Varianten.

Manche Rennrad-Einzelstücke sind sogar noch leichter - selbst Gewichte unter fünf Kilogramm sind mit Highend-Tuning-Modellen möglich. An offiziellen UCI-Radrennen darf man mit solchen Rennrädern nicht teilnehmen. Denn dafür existiert nach wie vor ein Mindestgewicht von 6,8 Kilogramm.

Beispiele für leichte Rennradmodelle

Eines der leichtesten Modelle ist das Canyon Ultimate CFR Di2. Das Modell wiegt in der Rahmengröße M 6,39 Kilogramm und kostet 9999 Euro. Der Rahmen wiegt 675, die Gabel 285 Gramm - das sind 184 Gramm weniger als beim Modell CF SLX.

Das Benotti Fuoco Disc wiegt in der Rahmengröße 54: 6,6 Kilogramm und kostet 6699 Euro. Die verbauten Ax-Lightness-Ultra-30C-Disc-Laufräder erwiesen sich als extrem seitensteif und mit ihren Carbon-Messerspeichen und Keramiklagern als sehr leicht.

Bei den Gravelbikes erwies sich Gunsha SLX 3.1 als besonders leicht. Es wiegt, in der Rahmengröße S, 6,93 Kilogramm und kostet 5455 Euro. Dafür verantwortlich ist, neben dem geringen Gewicht, der hochwertige und enorm verwindungssteife Rahmen aus C9-Carbonfasern.

Noch etwas mehr auf den Race-Einsatz im Gelände ausgelegt ist das S-Works Crux von Specialized. Es wiegt in der Rahmengröße 56 7,38 Kilogramm - und kostet 11.500 Euro. Das Crux ist das wohl leichteste Serien-Gravelbike der Welt.

Vor- und Nachteile von Carbonrahmen

• Vorteile: Geringes Gewicht, hohe Torsionssteifigkeitswerte (Verwindungsteifigkeit), was das Fahrverhalten und den Komfort deutlich verbessert.
• Nachteile: Trotz zunehmender Verbreitung von Carbon sind die Rahmen noch teurer als vergleichbare Modelle aus Aluminium. Das Rahmenmaterial ist deutlich empfindlicher als die aus Aluminium. Insbesondere muss bei sämtlichen Verschraubungen (z.B. Sattelstütze, Gabel) auf das richtige Drehmoment geachtet werden. Die Faserstruktur des kohlefaserverstärkten Kunststoffs kann zerstört werden, was zu Rahmenbrüchen führen kann.

Carbon ist außerdem hochfest, kann aber schon bei kleinsten mechanischen Einwirkungen (das Rad kippt um) irreparabel beschädigt werden. Ein teurer Rahmen kann durch ein harmloses Missgeschick in Sekunden unbrauchbar werden.

Bei der Verwindungssteifheit kann der flexible Stahl insbesondere mit Carbon kaum mithalten. Daher gibt es nur noch selten Stahlräder im High-End-Rennbereich.

Bei der Gewinnung und Verarbeitung von Aluminium und Carbon fallen viele, sehr toxische Abfallprodukte an, die bei Unfällen - wie zum Beispiel 2010 in Ungarn - schnell zu erheblichen Umweltschäden führen können.

Alternativen zu Carbon: Aluminium, Stahl und Titan

Aluminium

Rahmen aus Aluminium sind seit Jahrzehnten auf dem Markt und sind seit Jahren der Standard, was das Material für Rennradrahmen betrifft. Erfahrung mit dem Material sind sehr gute und leichte Rahmen aus Aluminium vergleichsweise günstig zu bekommen. Im niedrigen und mittleren Preissegment führt bei Rennrad Rahmen kein Weg an Aluminium vorbei, nur im (Semi-) Profibereich hat Carbon als Rahmenmaterial die Nase vorn.

Aluminium ist ein relativ steifer Werkstoff, der Rahmen gut gegen Verwindungen, z.B. am Tretlager, schützt. Aber Aluminium ist auch relativ weich und spröde. Durch die hohe Steifigkeit (=geringe Elastizität) sind Aluminiumrahmen empfindlich gegen mechanische Belastungen wie Stöße und Vibrationen. Und wenn Aluminium bricht, bricht es schnell und plötzlich.

Um diesem gefährlichen Verhalten vorzubeugen, sind die erwähnten, zusätzlich Gewicht verursachenden Sicherheitsreserven notwendig. Ist ein Aluminiumrahmen einmal beschädigt, kann er i.d.R. nicht repariert werden.

Stahl

Aus Stahl und Titan werden heutzutage nur wenige Rennrad-Rahmen gefertigt, beide Materialien werden im Profi-Radsport aktuell nicht eingesetzt. Fahrradrahmen, ist heute nur noch etwas für Liebhaber. Leichte Stahlrahmen sind möglich, aber nur aufwändig herstellbar und damit teuer.

Stahlrahmen absorbieren Stöße und Vibrationen deutlich besser und fahren sich dadurch sehr viel komfortabler und angenehmer. Außerdem sind Stahlrahmen insgesamt unempfindlicher gegen alle Zumutungen des Fahrradalltags wie Stöße, Vibrationen, Scheuern etc. und haben dadurch eine viel höhere Lebensdauer.

Wenn du auf einer langen Tour bist, kannst du mit einem Alu- oder Carbonrahmen durchaus einen Totalausfall erleben - mit einem Stahlrahmen wird dir das nicht passieren.

Titan

Auch Titan-Rennradrahmen sind selten und exklusiv. Titanrahmen sind sehr steif, allerdings auch relativ schwer.

Gewicht vs. Realität

Fahrräder aus Aluminium sind leicht, Fahrräder aus Stahl sind schwer. Diese scheinbar logische Behauptung wurde in den letzten Jahrzehnten von fast allen Fahrradherstellern verkündet. Tatsächlich muss Aluminium im Fahrradbau mit Verstärkungen als Sicherheitsreserve verarbeitet werden. Um einen dauerhaft haltbaren Rahmen herzustellen, der nicht am dritten Bordstein bricht, ist also mehr Material nötig. Das zehrt den Gewichtsvorteil gegenüber Stahl vor allem im Gabelbereich wieder auf.

Der härtere und elastischere Stahl auf der anderen Seite lässt sich sehr ‚konifizieren‘ bzw. Rohre auf, da für die gleiche Festigkeit weniger Material benötigt wird. Die Wahrheit ist: Wirklich leicht sind nur gute und hochwertig verarbeitete Fahrradrahmen. Das gilt für alle Rahmen, ob aus Aluminium oder aus Stahl.

Selbst wenn es mit einem hochwertigen Aluminiumrahmen gelingt, 500g (das ist viel!) gegenüber einem vergleichbaren Stahlrahmen zu sparen, macht das bei einem sehr, sehr leichten, minimal ausgestatteten Trekkingrad gerade einmal 5% des Gesamtgewichts aus.

Weitere Aspekte

Zum Glück hat sich das Thema Nachhaltigkeit von der oberflächlichen Gewissensberuhigung zum relevanten Wirtschaftsfaktor entwickelt. Für die Ökobilanz eines Verkehrsmittels spielen also auch der Herstellungsprozess, die Gewinnung der notwendigen Rohstoffe, die Haltbarkeit, die Wiederverwertbarkeit etc. ebenfalls eine Rolle.

Tabelle: Vergleich der Rahmenmaterialien

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