Vor- und Nachteile von Fahrrädern aus Carbon

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. Wir erläutern die Fakten und zeigen die Unterschiede.

Bei dieser Thematik scheiden sich schon lange die Geister bzw. gilt eben auch hier teils: Geschmäcker sind eben verschieden. Nicht jeder Radfahrer setzt die gleichen Prioritäten für sein Bike. Im Sport dominiert schon Carbon als Material, aber auch Aluminium ist nach wie vor weit verbreitet. Noch dazu gibt es als Nischenprodukte Stahl, Titan und gar Bambus zur Wahl.

Was ist Carbon?

Carbon ist der umgangssprachliche und bekannte Begriff - hochoffiziell bedeutet CFK: Carbonfaserverstärkter Kunststoff. 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.

Carbon ist das leichteste Material, welches zur Herstellung von Fahrradrahmen genutzt wird. Die großen Vorteile dieses Werkstoffes sind das extrem geringe Gewicht und noch dazu die freie Formgebung. Erst durch ein neues Herstellungsverfahren und nachdem die Produktion in den Fernen Osten verlegt wurde, machten Carbonrahmen einen großen Schritt nach vorne und etablierten sich vor allem im Bereich sportlicher Fahrräder, also sowohl bei den Rennrädern als auch bei den Mountainbikes. Gerade, wenn es um Tempo geht, ist Carbon als Material in der Fahrradszene nicht wegzudenken. Es gibt kein anderes Material welches leichter und verwindungssteifer, komfortabler und zugleich aerodynamisch optimierbarer als CFK ist.

Vorteile von Carbonrahmen

• Leichtigkeit: Carbon ist leichter als andere Materialien, was zu agileren und schnelleren Fahrrädern führt.
• Steifigkeit: Carbonrahmen können extrem steif sein und übertragen die Kraft mit jedem Tritt direkt.
• Formgebung: Carbon ermöglicht den Herstellern, ihre Rahmen richtig kreativ zu gestalten.
• Aerodynamik: Carbonrahmen können aerodynamisch optimiert werden.

Nachteile von Carbonrahmen

• Kosten: Carbon ist im Vergleich zu Aluminium teurer.
• Empfindlichkeit: Carbon ist sehr empfindlich - insbesondere im Hinblick auf punktuelle Krafteinwirkungen.
• Nachhaltigkeit: Carbon hat im Hinblick auf das Thema Nachhaltigkeit klare Nachteile gegenüber Aluminium, da das Recycling sehr schwer ist.

Alternativen zu Carbon

Neben Carbon gibt es auch andere Materialien, die für Fahrradrahmen verwendet werden:

• Aluminium: Am meisten werden Fahrradrahmen aus Aluminium hergestellt, es ist das meist verwendete Material. Für den sportlichen Bereich leicht und steif genug, aber auch robust genug für Mountainbikes oder Alltags-Fahrrädern.
• Stahl: Stahl ist ein Material, welches gut zu verarbeiten und langlebig ist - Fahrräder aus Stahl sind filigran und trotzdem „stark“.
• Titan: Titan ist ein magischer langlebiger Wertstoff: Es verkratzt nicht, bekommt außerdem eine Patina.
• Bambus: Gerade heutzutage, wo uns überall eine steigende Ressourcenknappheit erreicht, sollten wir in allen Bereichen auf nachwachsende Rohstoffe schauen. Somit bietet es sich hier also an, ein Fahrrad aus Bambus zu fahren.

Fertigung von 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. Die Folge ist ein geringeres Gesamtgewichts des Bauteils was in der Summe zu einem leichteren Rahmen führt.

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.

Gerade beim Bau von E-MTBs hat die freie Formgebung einen enormen Vorteil, denn der Rahmen kann im Bereich der Motoraufnahme und zur Integration des Akkus recht frei gestaltet werden. Würde man solche Formen in Aluminium herstellen, wäre die Fertigung des Rahmens wesentlich aufwändiger und damit auch teurer. Durch die Möglichkeit der freien Formgestaltung bei Carbonrahmen, kann man je nach Designkonzept des Bikes den gesamten Rahmen auch kostengünstiger als in Aluminiumbauweise konstruieren.

Bei Rotwild geht man noch einen Schritt weiter und hat die Modul Monocoque Technology (MMT) entwickelt. Dabei bildet das Seamless-Fusion-Verfahren (SFT) den Ausgangspunkt für die Herstellung von MMT-Carbonrahmen. Die Rahmen werden aus einzelnen, vorgefertigten Modulen nahtlos miteinander verbunden. Dadurch entsteht eine extrem homogene und faltenfreie Carbonstruktur. Die fließenden Formen und daraus resultierenden großen Verbindungsflächen der Module untereinander steigern wesentlich die Lebensdauer des Rahmens. Ferner ermöglicht das Verfahren den Einsatz unterschiedlicher Fasertypen für eine optimale Faserorientierung und unterschiedliche Wandstärken.

Für wen eignet sich ein Carbon-Gravelbike?

Volker Dohrmann von Stevens dazu: Letztlich ist es eine Kosten-Nutzen-Rechnung, die jeder machen muss. Wenn ich nur fünf bis zehn Kilometer durch die Stadt pendle und das Gravelbike dann an der Uni abschließe, dann ist ein Metallrad sicherlich viel praktischer. Es ist nicht so wertvoll und verträgt einen starken Stoß eines Schlosses besser. Wenn ich dagegen sehr viel trainiere und lange Strecken fahre, dann ist Carbon im Vorteil.

Laut Volker Dohrmann liegt das Verhältnis von Carbon- zu Aluminium-Gravelbikes bei Stevens bei etwa 1:3. Der Hauptgrund dafür ist der Preis. Carbon-Gravelbikes gibt es ab einem Level von 2.500 EUR, während Alu bereits bei 1.299 EUR beginnt.

Tabelle: Vergleich verschiedener Rahmenmaterialien

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