Carbonfaser

CARBONFASERN UND FELT

Carbon wird erfolgreich in der Luftfahrt, im Autorennsport und in vielen anderen modernen Industriebereichen eingesetzt. Und es ist auch das ultimative High-Performance-Material von Bike-Firmen und -Ingenieuren, da es über ein außergewöhnlich gutes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht verfügt. Carbon ist leichter als Aluminium und fester als Stahl. Ein sorgfältig verarbeiteter Carbon-Rahmen  sorgt für unglaubliche Fahrqualität – steif, agil und hoch effizient.

Die Carbon-Qualitäten

Carbonfasern werden aus extrem dünnen, haltbaren Fäden hergestellt. Diese Fäden sind von unterschiedlicher Qualität und werden in der Ingenieursprache Module genannt – je nach Stärke und Steifigkeit des Materials. Je höher das Modul oder der Modulus, desto höher auch der Preis. Qualität ist teuer. 
Höhere Carbonfaser-Qualitäten sind zugfester, daher steifer, aber auch schwieriger zu verarbeiten. Das Ziel, mit einem hohen Modulus ein möglichst ausgewogenes Verhältnis zwischen Steifigkeit, Festigkeit und Langlebigkeit zu erreichen, fordert unsere Techniker. Andere schrecken davor zurück, aber wir von Felt halten die Investitionen für sinnvoll. Man muss die besten Materialien verwenden, um die Qualitäten zu erreichen, die unsere Ingenieure und Fahrer verlangen.
 

Die Rahmenkonstruktion

Carbon kann mit den unterschiedlichsten Produktionsmethoden verarbeitet werden. Die älteste Methode des Rahmenbaus arbeitet mit Rohren und Muffen. Nach diesem Prinzip werden seit über 100 Jahren Stahlrahmen gefertigt. So können auch Carbonrohre mit Muffen aus Aluminium, Titan oder Carbon verbunden werden, die Rohre steckt man in Muffen und verklebt die Verbindung. 
Aus Sicherheitsgründen werden Rohre und Muffen meist überdimensioniert – und damit machen sie den Rahmen schwerer als nötig. Dieser Rahmentyp neigt durch seine Kombination unterschiedlicher Materialien dazu, bei hohen Geschwindigkeiten zu „flattern“, denn er benötigt viele individuelle und oft zu große Bauteile. 
 
Die derzeit modernste Technologie wird von Felt eingesetzt: Dynamische Monocoque-Konstruktion. Grundmaterial sind Carbonfasermatten mit unidirektionalen Faserorientierungen (wie lange glatte schwarze Haare). Diese Fasermatten können aus unterschiedlichen Fasermodulen hergestellt werden (60T, 40T und 30T), gemäß ihrer Funktion am späteren Rahmen oder Bauteil. Sie können auch gemischt und somit angepasst werden. Alle Carbonbikes von Felt bestehen aus einem Materialgemisch, deshalb nennen wir sie UHC für „Ultra Hybrid Carbon“.
 
Es gibt drei Arten von UHC-Rahmen: UHC Ultimate+ Nano, UHC Advanced und UHC Performance. Sie sind für verschiedene Fahrertypen und unterschiedliche Ziele vorgesehen. Ist es ein Rad für Rennfahrer, die geringes Gewicht und verlustfreie Performance bevorzugen? Oder ein Rad für Sprinter, die zusätzliche Steifigkeit für ein paar Gramm mehr Gewicht akzeptieren? 
Die verschiedenen Carbonfasertypen werden im Rahmen präzise so angeordnet, dass ihre  spezifischen Eigenschaften größtmögliche Vorteile bringen. Ein Beispiel: Steifere Gewebelagen verwenden wir in dem auf Torsion belasteten Tretlager- und Unterrohrbereich, stärkere Fasern nützen wir in Bereichen, die als besonders stoßgefährdet gelten. 
 
Ist die perfekte Mischung der Materialien durch CAD-Modellierung, Testen des Prototyps und das Feedback der Athleten ermittelt, wird das endgültige Rezept für die Produktion dokumentiert – der  „Lay-Up Plan”. Dieser Plan gibt im Detail die Materialtypen an, wie und wo am Rahmen sie genau zusammengesetzt und eingebaut werden. Die exakte Reihenfolge und Orientierung aller individuellen Carbonfasermatten bilden das „Lay-Up“. Die Carbonmatten für den Rahmenbau sind mit Harz vorimprägniert und werden vor ihrer Verwendung hochpräzise in Form geschnitten. Entsprechend des Lay-Up Plans für ein Modell legt man die geschnittenen Fasermatten in einem Rahmenwerkzeug aus. Dies besteht aus zwei Hälften, in die jeweils die linke bzw. die rechte Seite des Rahmens gefräst ist. 
 
Zu den Matten werden alle weiteren vorgefertigten Bauteile eines Rahmens eingelegt. Dann kommt die sogenannte Bladder (Blase) in nur eine Hälfte des Rahmenwerkzeugs. Das Werkzeug wird geschlossen – wie ein Waffeleisen – und das Werkstück
nach einem definierten Zeit- und Temperaturplan „gebacken“. 
 
Mit High-End Performance Bikes wie dem F1, dem DA oder dem Edict ist Felt in der Produktentwicklung anderen ein paar Schritte voraus. Eine von Felts technischen Schlüsselerfolgen für 2011 ist ein eigener Formungsprozess namens „InsideOut Internally Optimized Molding“. Bei diesem Vorgang werden speziell konstruierte Formen in die Rohrinnenseiten gelegt, so dass unsere Felt-Ingenieure alles überschüssige Harzmaterial in den Carbonfaserrohren beseitigen können. 
 
„Diese Einsätze reinigen wirklich das komplette Rahmeninnere,“ sagt Felt-Ingenieur Ty Buckenberger. „Das Tretlager und alle anderen Anschlussteile sind absolut sauber, ohne überschüssige Materialanhaftungen.“ Felt setzt zudem die Methode der so genannten Dynamic Monocoque Construction ein, um die individuell geformten Abschnitte seiner Performance-Bikes zu gestalten und zusammenzusetzen. Durch diesen Prozess sind unsere Felt-Ingenieure in der Lage, jedes Segment des Rahmens zu optimieren. Die Kombination von Dynamic Monocoque Construction mit InsideOut Internally Optimized Molding erlaubt es Felt, innere Formen von präziser Größe für verschiedene Rohrgrößen und -formen zu bauen.

„Natürlich unterscheiden sich die Rohrformen, die wir für das Frontdreieck verwenden, stark von denen des Sattelrohrs,“ erklärt Buckenberger. „Dynamic Monocoque Construction gestattet uns schließlich, das Beste aus jedem einzelnen Teil des Rahmens zu machen.“  Die verschiedenen Rahmenkomponenten werden bei Felt mit einer speziellen Co-Molding Technik zusammengefügt. Die individuellen Abschnitte werden verbunden und dann ummantelt. Verfahren wie das InsideOut und Dynamic Monocoque Construction sind erheblich komplizierter und teurer als andere Methoden. Aber dadurch lassen sich die Fahrqualität und die Belastungswerte für jeden kleinsten Bereich des Rahmens individuell bestimmen. Und das ist den Aufwand wert.  

Die Carbonfaser-Typen von Felt

Felt benutzt derzeit drei unterschiedliche Typen seiner selbst zusammengestellten Faserqualitäten: UHC Ultimate+ Nano, UHC Advanced und UHC Performance.

UHC Ultimate+Nano

Diese Dreierkombination stellt derzeit weltweit die absolut beste Zusammenstellung von Fasern für das Rahmenmaterial eines Rades dar. Der Einsatz von innovativer Konstruktionstechnik und eines Nano-Harz-Systems erlauben bei der Konstruktion von UHC Ultimate+ Nano Rahmen eine Maximierung hochmodularer Materialanteile. Das Geheimnis ist eine besondere Harzmatrix. Bei den meisten Carbonrahmen wird Standard-Epoxyharz als Kleber benutzt, um die einzelnen Fasern an ihren gewünschten Positionen und Ausrichtungen zu fixieren. Felts Nano Tech erhöht tatsächlich die Performance des Rahmens auf dem Molekularlevel, dank einer intensiven Verbindung der einzelnen Fasern durch die Nano-Teilchen, die dem Harz beigemengt sind. Weniger Harz, mehr Carbon = leichter und steifer!  
Dieses System erhöht nicht nur die Bruchfestigkeit, sondern holt mehr Leistung aus dem Rahmen. Zudem bietet es den Felt Ingenieuren individuellere Gestaltungsmöglichkeiten. Dank der erhöhten Stärke und Stoßfestigkeit können sie hochmodulare Materialien zugeben und somit die Steifigkeit erhöhen, ohne den Rahmen bruchanfällig zu machen. Die dünnen Wandstärken, die überragende Steifigkeit und das lebendige Fahrgefühl – all dies ist das Ergebnis des Nanotech-Harzes. Felt hätte noch ein paar Gramm Gewicht an den UHC Ultimate+ Nano Rahmen sparen können, aber da die Rennräder bereits unter dem UCI-Mindestgewicht lagen, haben wir stattdessen die Stoßfestigkeit und Steifigkeitswerte erhöht. Deshalb ist Felts steifster und leichtester Rahmen auch unglaublich langlebig.  

UHC Advanced

Die veredelten Fäden des UHC Advanced besitzen ein besseres Faser Harz-Verhältnis als die UHC Performance Systeme. Der Rahmen wird so besonders leicht und lebendig, und entspricht damit genau den Ansprüchen von Amateur- und Profi-Rennfahrern. 
Stahlrahmen gewinnen durch dünnere Rohrwände Fahrqualität und Lebendigkeit, UHC Advanced Systeme erlauben den Designern, dünnwändige Rohre zu verwenden um ähnliche Effekte zu erzielen. Das Resultat: UHC Advanced Rahmen sind mehr als 20% leichter als UHC Performance Rahmen und bleiben gleichzeitig genauso steif und stabil.  
Die Felt-Ingenieure arbeiten deswegen extrem sorgfältig und nehmen darauf Rücksicht, was nicht nur Faserbrüche bei der Verarbeitung verhindert, sondern auch gewährleistet, dass aus dem Material der leichteste Rahmen entsteht, der möglich ist.  

UHC Performance

Felts UHC Performance Material demonstriert deutlich, warum Carbonfasern das ideale Material für Hochleistungs-Rahmen sind. Die Fakten: Carbon ist achtmal stärker als 3/2.5 Titan, mehr als dreimal steifer als 6061 Aluminium und weist eine Dichte auf, die nur einem Viertel jener von Stahl entspricht. Darüber hinaus kann es auf vielseitige Weise geformt werden und weist fast unendliche Ermüdungsbeständigkeit auf. 
 
UHC Performance-Rahmen tragen die Handschrift von Felt und zeichnen sich durch außergewöhnliche Haltbarkeit aus. Sie sind perfekt geeignet für Fahrer, die ihr Rad jahrelang stark beanspruchen. Die UHC Performance-Materialien, die bei Felts Einsteiger-Carbon Rennrädern verwendet werden, bewegen sich auf dem gleichem Qualitätsniveau wie die Topmodelle anderer Hersteller. Die UHC Performance Carbon Technologie wurde noch vor vier Jahren bei Felts Spitzenrahmen F1 SL eingesetzt. Das F5 2011 verfügt über die Technologie des bisherigen F1 SL, dem Arbeitsgerät unserer Rennradprofis in der ProTour-Serie. Durch Felts Engagement, die Carbonfaser-Technologie zu optimieren, erhalten Sie ein leistungsfähiges Rennrad, das in dieser Preisklasse zuvor nicht möglich war.