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TEIL II
2. GRUNDLAGEN ZU
VERBUNDWERKSTOFFEN
CARBON
Jeder Fahrer sollte ein grundsätzliches Verständnis
für Verbundwerkstoe haben. Verbundwerkstoe aus
Carbonfasern sind widerstandsfähig und leicht. Bei Stößen
oder Überbelastungen verbiegen die Carbonfasern
jedoch nicht, sondern sie brechen.
Was versteht man unter Verbundwerksto?
Der Begri Verbundwerksto beutet, dass ein oder
mehrere Anteile aus unterschiedlichen Komponenten
oder Materialien besteht. Sie haben sicherlich schon mal
etwas von Carbon-Rädern gehört. In Wirklichkeit müsste
es “Verbundwerkstorad” heißen.
Verbundwerkstoe aus Carbon bestehen typischerweise
aus widerstandsfähigen, leichten Fasern in einer Matrix
aus Kunstharz, die in einer Gussform ihre Form erhalten.
Verbundwerkstoe aus Carbon sind im Verhältnis zu
Metall sehr leicht. Stahl besitzt eine Dichte von 7,8 g/
cm3 (Gramm pro Kubikzentimeter), Titan 4,5 g/cm3 und
Aluminium 2,75 g/cm3. Verglichen damit hat Carbon
eine Dichte von 1,45 g/cm3.
Verbundmaterial mit dem besten STW-Wert (Verhältnis
von Steigkeit zu Gewicht) bestehen aus Carbonfasern in
einer Matrix aus Epoxidharz. Die Epoxidmatrix verbindet
die Carbonfasern miteinander und verteilt die Belastung
auf andere Fasern und sorgt für eine glatte äußere
Oberäche. Die Carbonfasern sind quasi das Gerüst, das
die Last trägt.
Warum verwendet man Verbundwerkstoe?
Im Gegensatz zu Metall, das unabhängig von der
Belastungsrichtung einheitliche Eigenschaften besitzt
(Ingenieure sprechen von “isotrop”), können Carbon-
fasern unterschiedlich ausgerichtet werden, um die
Struktur der Belastungsrichtung optimal anzupassen.
Die Freiheit zu bestimmen, wie die Carbonfasern
ausgerichtet werden, vermittelt den Ingenieuren ein
mächtiges Instrumentarium, um steife und leichte Räder
zu konstruieren. Die Ingenieure können die Carbonfasern
auch so ausrichten, dass andere Eigenschaften wie
Komfort und Schwingungsdämpfung erzielt werden.
Verbundwerkstoe aus Carbon sind sehr
korrosionsbeständig; sehr viel stärker als die meisten
Metalle. Denken Sie an Boote aus Carbon oder Fiberglas.
Verbundwerkstoe aus Carbon besitzen einen sehr
hohen STW-Wert.
Wo liegen die Grenzen von
Verbundwerkstoen?
Sorgfältig konstruierte Räder und Komponenten
aus Carbon haben eine lange Lebensdauer, die für
gewöhnlich die ihrer Äquivalente aus Metall übersteigen.
Obwohl die Lebensdauer ein Vorteil von Carbon ist,
empehlt Cannondale Ihnen dringend, Ihren Rahmen,
die Gabel und Komponenten aus Carbon regelmäßig zu
überprüfen.
Verbundwerkstoe aus Carbon sind nicht biegsam.
Sobald eine Carbonstruktur einmal überbelastet wird,
wird sie nicht biegen, sondern brechen. An und in
der Nähe der Bruchstelle entstehen grobe, scharfe
Kanten und Ablösungen von Carbonfasern oder
Laminatschichten. Es gibt kein Biegen, Stauchen oder
Dehnen.
Wenn Sie einen Stoß oder Zusammenst
erleiden, was passiert dann mit Ihrem
Carbon-Rad?
Nehmen wir mal an, Sie fahren auf einen Bordstein,
in einen Graben, auf einen Felsen, auf ein Auto, über
gestürzte Fahrer oder andere Hindernisse. Lesen Sie bitte
zuerst die wichtigen Warnhinweise am Anfang von TEIL
II, ABSCHNITT A. Ein Fahrrad bietet keinen Schutz.
Bei jeder Geschwindigkeit, die größer ist, als wenn Sie
ott zu Fuß gehen, bewirkt das Massenträgheitsgesetz,
dass Ihr Körper sich auf dem Rad nach vorne bewegt.
Sie können sich nicht auf dem Rad halten; was dabei mit
dem Rahmen oder der Gabel geschieht, ist unbedeutend
im Vergleich zu dem, was mit Ihnen passiert.
Was können Sie von Ihrem Carbonrahmen erwarten?
Das hängt von einer ganzen Reihe komplexer
Faktoren ab. Aus diesem Grund bleibt auch das
Kriterium der Sturzsicherheit unberücksichtigt. Unter
Berücksichtigung dieses wichtigen Hinweises können
wir Ihnen mitteilen, dass der Rahmen oder die Gabel
komplett brechen können, wenn die äußere Einwirkung
auf den Rahmen groß genug ist. Siehe Abbildung A
auf Seite 68. Berücksichtigen Sie den wesentlichen
Unterschied im Verhalten von Carbon und Metall. Siehe
1. Grundlagen zu Metallen in diesem Abschnitt. Selbst
wenn der Carbonrahmen doppelt so steif ist wie der
Metallrahmen, bricht er und verbiegt nicht, sobald er
überbelastet wird.
Cannondales Karbonrahmen, -gabeln und
-komponenten sind für normale Fahrbelastungen
mit einem Sicherheitsfaktor entwickelt worden. Diese
Rahmen, Gabeln und Komponenten können bei einigen
Unfällen oder Aufprallbelastungen brechen.
Siehe “Inspektion von Carbonrahmen, Gabel und
Komponenten auf der nächsten Seite.
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