Know-how: Carbon ist nicht gleich Carbon

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Alle Carbonfasern, die in den Rahmen der ROTWILD Bikes verbaut werden, stammen vom japanischen Weltmarktführer Toray. Bei der Fertigung von ROTWILD Carbonrahmen kommen verschiedene Fasertypen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften zum Einsatz. Warum das notwendig ist und was es mit den neuen HM-Fasern auf sich hat, erklären wir hier.

Die Toray Group entwickelt seit vielen Jahren unter der Marke TORAYCA unterschiedliche Prepreg-Produkte, die beim Bau von Carbonrahmen verwendet werden. Der Begriff Prepreg leitet sich aus dem Englischen ab und ist die Abkürzung für "preimpregnated fibres", was allgemein mit "vorimprägnierten Fasern“ übersetzt wird. Carbon-Prepregs sind demnach Gewebematten aus Carbonfasern, die bereits mit Epoxidharz getränkt wurden. Durch die perfekte Tränkung der Faser mit Epoxidharz lassen sich in diesem Verfahren leistungsfähige Faserverbundbauteile fertigen. Hierbei werden die Gewebematten entsprechend der gewünschten Form zugeschnitten, in einer Silikonform vor-modelliert und anschließend in einer Metallform unter Druck und bei einer Temperatur von etwa 80 Grad "gebacken“.

Hauchdünn und doch enorm leistungsfähig: diese Prepreg Carbonmatte besteht bereits aus zwei Lagen und bildet die Grundlage für unsere ROTWILD Bikes.

Verwendung in der Praxis

Prepregs kommen bei der Fertigung von Carbonteilen immer dann zum Einsatz, wenn es auf maximale Performance im Composite-Bereich ankommt. Ihr Einsatzbereich ist vielseitig und so finden Carbon-Prepregs sowohl im Flugzeugbau, der Automobilindustrie und auch bei der Konstruktion von Highend-Mountainbikes Verwendung.

Hersteller wie Toray entwickeln Carbon-Matten mit unterschiedlichen Eigenschaften. Durch die Kombination von Fasern mit verschiedener Dicke und die spezifische Ausrichtung der Carbonfasern im Prepreg entstehen Gewebematten, die sich hinsichtlich ihrer Dichte, Festigkeit und Elastizität unterscheiden.

Die Rahmen der ROTWILD Bikes werden modular aufgebaut. Dadurch können verschiedene Prepregs so kombiniert werden, dass der Rahmen an unterschiedlichen Stellen optimal auf die auftretenden Belastungen abgestimmt ist. In der Fertigung unserer Rahmen kommen deshalb unterschiedliche Fasern zum Einsatz:

Für jeden einzelnen Rahmen werden über 1.000 Zuschnitte aus dem Prepreg-Material in unterschiedlichen Größen und Formen präzise angefertigt und anschließend von Hand laminiert.

  • HT-Fasern (Torayca T700S)

Eine Faser mit hoher Festigkeit und hervorragenden Verarbeitungseigenschaften für das Präzisionswickelverfahren. Durch ihren Aufbau verdreht sich die Faser nicht und ist besonders für hochfeste Anwendungen geeignet.

 

  • HT-Fasern mit erhöhter Zugfestigkeit und Steifigkeit (Torayca T800S)

Eine Faser mit hoher Zugfestigkeit, die speziell für Gewichtseinsparungen entwickelt wurde. Sie hat hervorragende Zugverbundeigenschaften.

 

  • HT/HM mit sehr hoher Zugfestigkeit und Steifigkeit (Torayca T1100G)

Die hochfeste Hochmodul-Carbonfaser (HM-Faser) löst die Herausforderung, hohe Festigkeit mit geringem Gewicht zu kombinieren. Möglich macht dies eine neue Sintertechnologie von Toray, die eine feine Steuerung der Faserstruktur auf Nanoebene ermöglicht. Das Ergebnis ist eine deutliche Leistungsverbesserung gegenüber den anderen Carbonfasern. Bei der Produktion eines Bauteils werden bei der Verwendung der HM-Faser für die gleiche Stabilität weniger Lagen benötigt. Die reduzierte Wandstärke führt so zu einem Gewichtsvorteil.

 

Dank der aufwändigen Fertigungsmethode können auch komplexe Strukturen – hier das Unterrohr mit der Akku-Aufnahme – realisiert werden.

Feinabstimmung beim Rahmenbau

Welche Fasertypen bei dem jeweiligen Rahmen verarbeitet werden, definiert der Layup-Plan für den Rahmenbau. Hier wird genau beschrieben, welche Carbon-Matten an welcher Stelle und mit wie vielen Lagen in die Formen eingebracht werden. Nach vordefinierten Anforderungen bezüglich Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit und Gesamtgewicht ergibt sich die exakte Kombination der verwendeten Fasertypen. Die neuen T1100G-HM-Fasern sind in der Herstellung aufwendiger als die anderen Fasern und somit auch teurer. Sie werden deshalb in erster Linie bei den Carbonrahmen der Highend-Modellserien verwendet. Aktuell sind dies die ROTWILD Modelle R.X750 Ultra und alle EMTBs der R.X375 und R.E375er Serie.

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