Aluminium – der Allzweckwerkstoff
Schon in den Dreißigern des vorigen Jahrhunderts wurden die ersten Rahmen aus Aluminium, zumindest in Frankreich und in Deutschland hergestellt. Nachdem der Werkstoff viele Jahre im Schatten von Stahl blieb, begann der Siegeszug, als es gelang Aluminium im größeren Stil zu schweißen und Rohre oversized, d.h. mit großem Rohrdurchmesser und dünnen Wandstärken herzustellen.
Reines Aluminium wäre als Fahrradmaterial völlig untauglich. Nur durch die Beimischung von weiteren Metallen wie Magnesium, Titan, Zink etc. in geringen Prozentzahlen entstehen gut zu verarbeitende und brauchbare Werkstoffe. Die grundsätzlichen technischem Kennzahlen der Rohrsätze bleiben trotz der Legierungselemente weitgehend gleich, entscheidend darüber ob der Rahmen was taugt oder nicht ist die konstruktive Auslegung des Rahmens, wie Rohrdurchmesser, Wandstärken, Geometrie, Schweißnahtverlauf etc. pp.
Knapp vorbei kann jedoch auch hier voll daneben sein, so war Titanal nichts anderes als ein hoch legiertes Aluminium mit großer Festigkeit und miserabler Schweißbarkeit. Was sich dann ja auch zeigte, als Rahmen aus den der Länge nach geschweißten Titanal-Rohren reihenweise aufplatzten. Beeindrucken lassen sollte man sich daher weder von den Legierungsbezeichnungen wie AL 6061, AL 7020 oder AL 7005 noch den Handelsbezeichnungen wie Kinesium, Keramik oder Scandium.
Die Fakten
+ geringe Dichte (1/3 von Stahl)
+ gut zu verarbeiten
+ duktil
+ viele Oberflächenbehandlungen zu realisieren
+ je nach Legierung sehr gut schweißbar
+ preisgünstig
+ gut recyclingfähig
- niederer E-Modul (1/3 von Stahl)
- geringe Festigkeit
Status Quo und Potenzial
Das vernünftige Volumenmaterial, mit dem vom City- oder Trekkingrad bis hin zum High End Downhiller alles hergestellt werden kann. Die duktilen Eigenschaften werden dem Werkstoff weiter seinen Platz, auch im Bereich sportlicher Fahrräder und insbesondere bei Mountainbikes, sichern.
Carbon – Sportliche Höchstform
Mitte der Achtziger rollten die ersten Rahmen mit Carbonrohren während der Tour de France über Frankreichs Landstraßen. 1987 kam der erste flächige Monocoquerahmen und nach 1992 war es erst einmal verhältnismäßig ruhig um den Verbundwerkstoff der aus Matrix, meist Epoxydharz und den Fasern, überwiegend Kohlenstofffasern besteht.
2003 gelang es die ersten Serienrahmen mit unter einem Kilogramm Gewicht in Taiwan bzw. China zu produzieren, die zweite Carbonwelle begann. Entgegen allen anderslautenden Behauptungen sind es Rahmen aus Carbon, die den höchsten Anteil an Handarbeit auf weisen. Die Faserbelegung und –orientierung wird typischerweise vollständig von Hand aufgebracht, der Werkstoff entsteht bei jedem Bauteil von neuen. Daher sagt das Grundmaterial, d.h. Die reine Fasergüte rein gar nichts über das fertige Bauteil aus. Theoretisch kann sogar jedes Bauteil einer Serie unterschiedlichste Eigenschaften aufweisen, wenn die Qualität der Serienfertigung nicht zu einhundert Prozent gesteuert und kontrolliert wird.
Die Fakten
+ geringe Dichte
+ sehr hoher E-Modul realisierbar
+ sehr hohe Festigkeit realisierbar
+ nahezu freie Gestaltung möglich
- nicht duktil, bricht spröde
- mögliche Beschädigungen schwierig zu beurteilen
- aufwändig zu verarbeiten
- teuer
- haltbare Oberflächenbeschichtung schwer möglich
- derzeit kaum recyclingfähig
Status Quo und Potenzial
Das Material mit immer noch riesigem Potenzial. Ganz klar die Nummer 1 wenn es um geringstes Gewicht, freie Formengestaltung und höchste Festigkeit geht. Die anisotropen Werkstoffeigenschaften ermöglichen zudem hohe Rahmensteifigkeit im Wiegetritt und gegen Flattern mit Komfort zu verbinden. Bei allen metallischen Werkstoffen sind diese Eigenschaften unvereinbar. Grenzen setzt der zwingend erforderliche professionelle und sorgsame Umgang mit den teils extremen Leichtgewichtskonstruktionen, zu dem bei weitem nicht jeder Kunde in der Lage sein wird.
Stahl – Der Mythos
Nach Holz als Werkstoff der Draisinen, war Stahl mehr als einhundert Jahre die Nummer eins im Fahrradbau. Anfänglich wurden große Fortschritte in der Herstellung und Verarbeitung gemacht, so dass Stahlrahmen im Jahre 1935 bereits mit konifizierten Rohren gefertigt wurden. Allerdings blieben danach die technischen Eigenschaften durch standardisierte Rohr- und Muffendurchmessern nahezu 50 Jahre, d.h. bis Mitte der Achtziger, gleich. Statt echter Entwicklung konzentrierten sich die Rohr- und Rahmenhersteller auf schöne Handwerkskunst, phantasievolle Namen und Mythenbildung Als Aluminium auf den Plan trat hatte Stahl trotz einiger Versuche nicht mehr viel zuzusetzen. Bei muskelbetriebenen Fahrzeugen spielt Gewicht eine dominierende Rolle und Stahl wurde schnell abgehängt.
Die Fakten
+ hoher E-Modul
+ hohe Festigkeit
+ sehr duktil
+ gut zu verarbeiten
+ viele Oberflächenbehandlungen zu realisieren
+ je nach Legierung sehr gut schweißbar
+ preisgünstig
+ gut recyclingfähig
- hohe Dichte
- Oversizing nur begrenzt möglich
Status Quo und Potenzial
Zuerst war es die Rohloffnabe und jetzt die Retrowelle mit den Singlespeedern und Cruiser, die dem Materialklassiker Freunde und damit den Herstellern und Händlern Kunden beschert. Technisch zwar ausgereizt, bieten Stahlrohrsätze zudem kleinen Rahmenbauern die Möglichkeit mit verhältnismäßig überschaubarem Werkzeugeinsatz und in hoher Fertigungstiefe individuelle Rahmen in handwerklicher Perfektion für ihre Kundschaft herzustellen.
Titan – Material pur
Seit Jahrzehnten werden Titanrahmen hergestellt und locken mit edlem aber dezentem Äußeren. Anfänglich wurden Titanrahmen auch wegen des geringeren Gewichtes im Vergleich zu Stahlrahmen gepriesen, doch macht der um die Hälfte geringere E-Modul einen Strich durch die Rechnung. Dem klassischen Titanrahmenland USA laufen zunehmend Russland und China den Rang ab. Insbesondere nach dem Ende des kalten Krieges suchten Russische Militärgeräte-Hersteller nach neuen Verwendungsmöglichkeiten für die Titanrohre.
Die Fakten
+ hohe Festigkeit
+ korrosionsbeständig
+ mittlere Dichte (1/2 von Stahl)
+ duktil
+ Oberfläche beständig
+ sehr gut schweißbar
- mittlerer E-Modul (1/2 von Stahl)
- Oversizing nur begrenzt möglich
- begrenzte Rohrauswahl
- aufwändig zu verarbeiten
- Lackierungen wenig haltbar
- schwer recyclingfähig
Status Quo und Potenzial
Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit prädestinieren Titan als Rahmenwerkstoff, der wenig Sorgfalt im Umgang erfordert und ganzjährig eingesetzt werden kann. Der größeren Verbreitung stehen der hohe Materialpreis, die aufwändige Verarbeitung und die verhältnismäßig geringe E-Modul entgegen. Titanrahmen werden daher ihren Platz in der Nische derer haben, die entweder einen korrosionsbeständigen Rahmen suchen oder die ein Faible für die pure Werkstoffoberfläche und perfekt ausgeführte Schweißnähte am Schmuckmetall haben.
Holz und Bambus – Exotisches für den Schaulauf
Fahrradrahmen aus nachwachsenden Rohstoffen wurden schon zu Beginn der Fahrradenwicklung ausprobiert und sind keine Erfindung unserer aktuellen Wohlstandsgesellschaft. Modern aufgemacht, sehen solche Fahrräder nicht nur sehr schick und aufregend anders aus, sondern taugen auch für die gelegentliche Ausfahrt.
Allzu sportliche Ambitionen oder Ansprüche an die Alltagstauglichkeit sollte man freilich nicht hegen, denn zum Einen sind manche der Konstruktionen gewichtsmäßig nicht konkurrenzfähig und zum Anderen nicht zwingend so belastbar wir die häufig verwendeten Werkstoffe.
Daher wäre es auch nicht fair, die technischen Daten zu vergleichen.
