E-Bike mit Carbonrahmen: Vor- und Nachteile

Aluminium ist robust und günstig, Carbon leicht und teuer - das sind die gängigen Klischees, wenn es sich um das Material eines Fahrrad- oder E-Bike-Rahmens dreht. Doch ganz so einfach ist es nicht.

Materialien im Vergleich

Als Rahmenmaterial bei Bikes und E-Bikes kommt in der Regel Aluminium 6061 zum Einsatz. Carbon ist in der Fahrrad- und E-Bike-Welt das High-End-Material - und das nicht ohne Grund.

Carbon

Unter dem Baustoff Carbon versteht man im Grunde Fasermatten aus Kohlefaser-verstärktem Kunststoff. Diese unterscheiden sich durch verschiedene Fasertypen und Ausrichtungen, durch die Eigenschaft und Charakter des Rahmens beeinflusst werden können. Im Gegensatz zur Rohrbauweise bei Aluminiumrahmen werden Carbonrahmen heute zumeist im sogenannten Monocoque-Verfahren hergestellt.

Aluminium

Die konifizierten Rohre werden im sogenannten Hydroformingverfahren hergestellt. Das “in Form pressen” unter Öldruck ermöglicht in der Mitte dünnere Wandstärken als an den Enden der Rohre, weshalb Alubikes für auftretende Belastungen bestens gewappnet sind. Anschließend werden die Rohre miteinander verschweißt. Da es sich hierbei um ein Metall handelt, müssen Rahmen aus Aluminium jedoch vor Korrosion geschützt werden, um die Haltbarkeit aufrechtzuerhalten.

Vor- und Nachteile im Detail

Gewicht

Rein faktisch ist Carbon leichter als Aluminium. Gewichtseinsparungen sind vor allem beim sportlichen e-Mountainbike zu einem erstrebenswerten Ziel geworden. Nicht umsonst setzt beispielsweise der Hersteller Specialized bei seiner Turbo Levo SL Reihe auf diesen Werkstoff, um dem „Super Light“ im Namen auch gerecht zu werden. Nichtsdestotrotz kommt es hier auf die Verarbeitung und das Können der Hersteller an. Ein hochwertiger Alu-Rahmen kann sogar leichter als ein günstiger Rahmen aus Carbon sein.

Steifigkeit

Was wir bis hierhin gelernt haben? Carbon besitzt deutlich mehr Steifigkeit. Das bedeutet? Ein Carbonrad lässt sich dynamisch fahren, da es zügig auf Tritt- und Lenkbewegungen reagiert. Wer auf Reaktionsfreudigkeit und Agilität setzt, wird hier nicht enttäuscht. Carbonrahmen können extrem steif sein und übertragen die Kraft mit jedem Tritt direkt, ohne dass sich der Rahmen im Geringsten verbiegt. Allerdings kann ein besonders steifer Rahmen sehr bockig und unbequem sein, dafür aber auch agil und sehr reaktionsfreudig.

Haltbarkeit und Reparatur

Rahmen aus Carbon eilt ein schlechter Ruf voraus. Mythen ranken sich um das Material, welches instabil sei und bereits nach einem leichten Sturz im Müll entsorgt werden könne. Plötzliche “Spontan-Brüche” des Rahmens sind zwar nicht alltäglich, ein Umdenken mit Rahmen dieser Art ist dennoch erforderlich, denn Carbon verzeiht nicht so schnell wie Aluminium: Wird das Bike beispielsweise zu eng eingespannt oder werden Schrauben falsch angezogen, neigt Carbon zum Brechen. Ein Bruch ist zumeist Resultat eines harten Sturzes und kündigt sich nicht selten akustisch an. Äußerlich sieht man diesen nicht unbedingt, da die Faserrisse vor allem im Inneren entstehen. Im Gegensatz zu Carbon verbiegt sich ein Aluminium-Rahmen, sodass kleinere Wunden leichter ausgebessert werden können. Das Metall ist daher tendenziell ein gutmütiger, nicht so druckempfindlicher Werkstoff. Carbonfasern reißen und brechen, während Aluminium sich verbiegt. Alu-Rahmen wird oft fehlender Fahrkomfort und Materialverwindung nachgesagt, aber diese Vorurteile sind längst widerlegt. Bei modernen Rahmen wird die Geometrie optimal an das leichte Metall angepasst.

Design und Optik

Optik ist natürlich immer noch Geschmackssache. Es ist jedoch nicht von der Hand zu weisen, dass die leichte Formbarkeit von Carbonfasern das Umsetzen besonders ausgefallener Rahmenformen erleichtert. Ein weiterer optischer Vorteil? Wo die Rohre des Aluminiumbikes zusammengeschweißt werden müssen, entsteht der Carbonrahmen häufig in Monocoque-Bauweise. Aus dieser gehen keine Schweißnähte hervor, da die Fasermatten ausgebacken werden. Dies sorgt für einen einheitlichen und wertigen Look. Optisch ist vor allem für Laien kaum ein Unterschied zwischen Aluminium- und Carbonrahmen erkennbar.

Preis

Rahmen aus Aluminium sind in der Herstellung günstiger, was sich natürlich auch im Verkaufspreis des jeweiligen Bikes bemerkbar macht. Durch die Beliebtheit von Aluminium sind die Rahmen in der Vergangenheit günstiger im Kauf und in der Verarbeitung geworden.

Hier eine Preisübersicht von zwei E-Bike Modellen:

Modell Rahmenmaterial Preis (ca.)
Giant TRANCE X E+ 1 ALUXX SL Rahmen mit 6011-Aluminiumlegierung 5.999 €
Corratec E-Power iLink 180 Factory Ultraleichter Carbonrahmen 11.099,00 €

Fahrgefühl

So wie Haltbarkeit und Gewicht eines Rahmens, ist auch das Fahrgefühl nicht auf den ersten Blick ersichtlich. Sicher ist jedoch, dass beide Werkstoffe unterschiedliche Fahrgefühle erzeugen. Welches ihr präferiert, bleibt euch natürlich selbst überlassen. Wer gezielt Ausschau nach Extremsituationen hält, sollte nicht unbedingt auf einen Carbonrahmen zurückgreifen. Eine Probefahrt mit dem bevorzugten Bike kann immer Aufschluss darüber geben, welcher Rahmen zur eigenen Fahrweise passt.

Fertigungsprozesse

Aluminiumrahmen

Jahrzehntelange Erfahrung in der Rahmenherstellung mit Aluminium, wie etwa Schweißen, Hydroformen oder Biegen, ermöglichen die heutigen Qualitätsstandards. Unter sehr hohem Öldruck, dem sogenannten Hydroforming, können die Aluminium-Rohre gepresst und in spezielle Formen gebracht. Dadurch lassen sich dünne Wandstärken und individuelle Rahmen gestalten. Erst durch die Behandlung mit Hitze erhält der Aluminium-Rahmen die entsprechende Stabilität. Entscheidend ist hierbei die richtige Dosierung der Temperatur, um die durch das Hydroforming entstandenen Spannungen wieder zu reduzieren und dem Rahmen seine erforderliche Steifigkeit zu verleihen. Für die Fertigung von Fahrradrahmen werden meist zwei unterschiedliche Typen von Aluminiumlegierungen verwendet: Al 6061 T6 und Al 7005 T6.

Carbonrahmen

Bei Carbon gibt es je nach Einsatzbereich verschiedene Faserqualitäten und Herstellungsverfahren. So liefern High Tenacity Fasern (HT-Fasern) zwar exzellente und ausgewogene mechanische Laminateigenschaften, sind aber auch im Vergleich zu den High Modulus Fasern (HM-Fasern) etwas elastischer. HM-Fasern bieten durch ihre Beschaffenheit von Haus aus mehr Steifigkeit. Dies hat den Vorteil, dass im Rahmenbau weniger Material als bei einer HT-Faserkonstruktion verwendet werden muss. Entscheidend für die Qualität eines Carbonrahmens ist das Prepreg, eine gewebte Fasermatte, deren Faserausrichtung bei der Fertigung des Rahmens exakt zu den späteren Belastungen dieses Bauteils passen müssen. Anders als bei der Fertigung aus Aluminium mit einzelnen, unterschiedlichen Rohrquerschnitten, können Carbonrahmen in Monocoque-Bauweise gefertigt werden. Durch die Verwendung der Fasermatten lassen sich neue, fließende Formen gestalten, die den Carbonrahmen meist steifer und stabiler machen.

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