Welches ist denn nun DAS perfekte Material für einen Fahrradrahmen? 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.
Die Materialien im Überblick
Carbon
Carbon ist der umgangssprachliche und bekannte Begriff - hochoffiziell bedeutet CFK: Carbonfaserverstärkter Kunststoff. Carbon ist das leichteste Material, welches zur Herstellung von Fahrradrahmen genutzt wird. Seit etwa 1990 wurden die ersten Rahmen aus Carbon gefertigt, jedoch waren es eher geringe Mengen.
Die großen Vorteile dieses Werkstoffes sind das extrem geringe Gewicht und noch dazu die freie Formgebung. Jedoch konnten die meisten Rahmenhersteller diese Vorteile nicht zu einem passenden und vertretbaren Preis ausschöpfen.
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.
Stahl
Stahl ist ein Material, welches gut zu verarbeiten und langlebig ist - Fahrräder aus Stahl sind filigran und trotzdem „stark“. Die hochwertigen Rohrsätze wurden mehrfach konifiziert; vom Hersteller wird die Wandstärke des Rohres den tatsächlichen Ansprüchen entsprechend gewählt.
Titan
Titan ist ein magischer langlebiger Wertstoff: Es verkratzt nicht, bekommt außerdem eine Patina. Selbst nach längerer Zeit sieht man dem Titan-Fahrradrahmen zwar seine abgespulten Kilometer und interessanten Erlebnisse an, jedoch wirkt er desto trotz nicht ramponiert oder veraltet.
Daher ist für einen Rahmen aus Titan keine Lackierung nötig, welche zerkratzen könnte und noch dazu rostet Titan eben auch nicht. Ein passend moderates Gewicht und eine ausreichende passende Steifigkeit sind weitere Vorteile, die für solch einen Fahrradrahmen sprechen.
Mit einem Titan-Fahrrad in Ihrem Besitz brauchen Sie sich langfristig keine Gedanken zum Thema Haltbarkeit machen; mit diesem Fahrrad kann man eben einfach fahren und genießen. Es muss nicht viel Zeit für die Pflege aufgebracht werden oder nach einem Transport oder Sturz nach verborgenen Schäden gesucht werden.
Als negativ zu bezeichnen ist der Preis von Titan-Rahmen in der Anschaffung und ein sehr hoher Energiebedarf in der Herstellung. Aber dank einer sehr langen und intensiven Nutzungsmöglichkeit - z.B.
Aluminium
Am meisten werden Fahrradrahmen aus Aluminium hergestellt, es ist das meist verwendete Material. Es ist perfekter Mix - quasi die goldene Mitte der Materialien. Es hat ein wunderbares ausgewogenes Mittelmaß.
Für den sportlichen Bereich leicht und steif genug, aber auch robust genug für Mountainbikes oder Alltags-Fahrrädern, die auch bei schlechtem Wetter standhalten, wo vermehrt Dreck, Sand, Matsch, Regen und Salz den Rahmen wie Sandpapier strapazieren.
Aluminium kann relativ frei geformt werden; so können auch ganz spezielle Anforderungen und Wünsche der Ingenieure umgesetzt werden. Noch dazu ist es im preisgünstigen Segment angesiedelt.
Nach der Aluminium-Produktion kann dieser Wertstoff in beliebig viele Varianten geformt werden, ebenso kann man es upcyceln und nachnutzen. Im Prinzip ist ein Alu-Rahmen die „eierlegende Wollmilchsau“.
Bambus als nachwachsender Rohstoff
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. Dank der Form bieten sich Bambusrohre hervorragend zum Rahmenbau aus.
Aufgrund der natürlichen Herkunft ist das Bambus-Fahrrad logischerweise wetterbeständig - und auch beim Thema Haltbarkeit und Stabilität kann Bambus wunderbar ganz vorne mit anderen Materialien mithalten.
Es mag offiziell zu den Gräsern gehören, aber es ist stabiler als so manches Holz: Bambus. Dass man damit sogar Fahrräder herstellen kann, beweisen allein in Deutschland mehrere Manufakturen. Und es werden immer mehr.
Dabei ist schon eine Weile bekannt, dass sich Bambus für diesen Einsatzzweck eignet. Der amerikanische Fahrradentwickler Craig Calfee experimentiert schon seit 1995 mit dem Werkstoff herum: Damals gab er seinem Hund einen Bambusstock als Spielzeug und war überrascht, dass das Süßgras der Belastung standhielt.
Das brachte den Designer dazu, Bambus als Material für Fahrradrahmen zu verwenden.Erfunden hat Calfee den Bambusrahmen jedoch nicht. Bereits 1894 stellte die Bamboo Cycle Company ein Bambusfahrrad auf der Londoner Messe Stanley Cycle Show vor.
Das mit dem Slogan "better than steel", zu Deutsch "besser als Stahl", beworbene Rad erregte die Aufmerksamkeit des britischen Aristokraten Lord Edward Spencer-Churchill, eines entfernten Verwandten von Winston Churchill. 1500 Meilen soll der Adelige auf dem Bambusrad zurückgelegt haben.
Kurz darauf geriet Bambus als Rahmenmaterial in Vergessenheit. Stahl setzte sich durch, da es einfacher zu verarbeiten war. Aluminium und Carbon folgten.
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Rahmenproduktion schafft Arbeitsplätze in Entwicklungsländern
Der Rohstoff für den Bambusrahmen wird meist in Afrika oder Asien angepflanzt und dort auch weiterverarbeitet. Mit dem Naturprodukt machen die Hersteller auch auf die soziale Verantwortung gegenüber den Produzenten aufmerksam.
"Die Angestellten in der ghanaischen Werkstatt sind kranken- und sozialversichert", sagt Christian Penke von der Firma my Boo. Auch David Hoffmann, Geschäftsführer der Fahrradmarke Zuri, bezeichnet die Produktion von Bambusrahmen als wichtigen Wirtschaftsfaktor in Ländern wie Uganda, Sambia, Ghana oder Vietnam.
Anbau und Verarbeitung von Bambus
Bambus zählt zu den am schnellsten wachsenden Pflanzen der Erde. Unter Idealbedingungen können die Halme bis zu einen Meter pro Tag wachsen. Dennoch dauert es bis zu drei Jahre, bevor die Bambusrohre reif für die Ernte sind.
Aus reinem Bambus besteht der fertige Rahmen allerdings nicht: Steuerrohr und Innenlager werden mit Aluminiumhülsen verstärkt, als Verbundmaterial wird Epoxidharz verwendet. Das mindert jedoch etwas die Umweltbilanz eines Bambusrades, denn das Harz kann nur schwer recycelt werden und bei der Herstellung entstehen giftige Dämpfe. Ausgehärtet ist der Klebstoff jedoch ungefährlich.
Stabilität und Sicherheit
Im Gegensatz zu Holz ist Bambus dank seiner vielen Hohlräume verhältnismäßig leicht. "Wir haben unsere Rahmen auf einem Prüfstand testen lassen und waren selbst überrascht, dass dabei sehr hohe Stabilitätswerte herausgekommen sind", sagt David Hoffmann.
Materialprüfer Marcus Schröder vom Institut EFBE bestätigt die Festigkeit und Sicherheit von Bambusrahmen: "Bambus ist ein Verbundwerkstoff aus der Natur. Solche Rahmen bestehen bei uns die gleichen europäischen Sicherheitsprüfungen wie übliche Produkte aus Stahl, Aluminium oder Carbon."
Ähnlich wie bei TÜV oder Dekra werden bei dem unabhängigen Institut Materialien auf Sicherheit geprüft. Denn wie für Autos gelten auch für die Konstruktion von Fahrrädern bestimmte Vorschriften.
Roland Huhn, Sicherheits- und Rechtsexperte beim Allgemeinen Deutschen Fahrradclub (ADFC), verweist auf mehrere nationale und internationale Industrienormen. Nur wenn ein Fahrrad diese Vorgaben erfüllt, darf es auf dem Markt angeboten werden. "Die sicherheitstechnischen Anforderungen müssen selbstverständlich auch von Fahrrädern mit Rahmen aus Bambus erfüllt werden", betont Huhn.
Warum Bambus nicht in der Massenproduktion ist
Viele Argumente sprechen für den holzähnlichen Stoff. Warum findet sich dieses Material dann nicht auch an Rädern der großen Serienhersteller? Laut Fahrradproduzent Derby Cycle, zu dem die Marken Focus und Kalkhoff gehören, lässt sich das Material nur schlecht in bestehende Arbeitsabläufe integrieren.
"Bei unserem Geschäftsmodell wäre die Herstellung von Bambusrahmen nicht realisierbar", sagt Sprecher Arne Sudhoff. Ausschlaggebend dafür ist die individuelle Beschaffenheit des Naturproduktes mit seinen unterschiedlichen Wandstärken.
Alex Thusbass, Produktdesigner bei Haibike: "Jedes neue Material muss sich in verlässlicher Qualität und in großen Stückzahlen wirtschaftlich sinnvoll herstellen lassen. Und gegenüber Materialien wie Aluminium oder Carbon bietet Bambus nicht genügend Vorteile, als dass sich eine aufwändige Anpassung der Produktionsabläufe lohnen würde".
Das sieht David Hoffman vom Bambusrad-Hersteller Zuri genauso: "Die großen Hersteller produzieren im Jahr 500 000 Rahmen. Da geht es um Industrie 4.0 und einen hohen Grad an Automation."
Die Bambus-Manufakturen wollen jedoch ein individuelles Lifestyleprodukt vermarkten, weshalb die Schwierigkeiten der Großindustrie ein Segen für die Nischenhersteller sind. Die Handarbeit zeichnet den Bambusrahmen aus. Und durch sie wird er auch weiterhin ein exotischer Blickfang bleiben.
Die Vor- und Nachteile von Bambus im Überblick
Das Bambusrad ist dabei aber nicht nur ein alternatives Fortbewegungsmittel für ökologisch orientierte Menschen. Einer wächst natürlich nach, der andere ist härter als Stahl und doch ein Kunststoff, der nächste ist auch in der Raumfahrt gefragt - Fahrradrahmen-Werkstoffe sind vielseitig.
Vorteile
- Nachwachsender Rohstoff
- Gute Stabilität und Haltbarkeit
- Einzigartiges Fahrgefühl
- Soziale Verantwortung durch Produktion in Entwicklungsländern
Nachteile
- Höherer Preis
- Nicht für industrielle Massenproduktion geeignet
- Verwendung von Epoxidharz mindert Umweltbilanz
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. Und entgegen landläufiger Meinung kann man Carbon auch recht gut reparieren - mehrere Anbieter haben sich darauf mit Schwerpunkt Fahrradrahmen spezialisiert, zum BeispielDaniel Geiger
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.
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