Werkstoffe für Fahrradrahmen

Fahrradrahmen wurden bis Ende des 20. Jahrhunderts vorwiegend aus Stahl gefertigt. Heute findet man Stahl nur noch bei wenigen Fahrrädern. Bei aufwendigen Stahlrahmen werden die Rahmenrohre mit Muffen verlötet, ansonsten verschweißt. Konifizierte Rahmenrohre besitzen an ihren Enden größere Wandstärken. Dadurch sparen sie Gewicht und bieten dennoch genug Material an den mechanisch und thermisch höher belasteten Fügestellen. Bekannte Hersteller von Rahmenrohren sind Tange, Columbus und Reynolds sowie Mannesmann. Für Spezialrahmen werden auch Edelstahlrohre verwendet.

Heute hat sich Aluminium als Standardmaterial durchgesetzt. Als Verkaufsargument werden das geringe Gewicht und die Rostunempfindlichkeit von Aluminium genannt, was sich aber relativiert. Aluminiumrahmen sind nicht prinzipiell leichter als Stahlrahmen. Verbesserte, stoßunempfindliche Lackierungen ermöglichen haltbare Stahlrahmen, auch Aluminium oxidiert, wenngleich anders, da die Aluminiumoxidschicht weniger porös als Eisenoxid (Rost) ist. Minderwertige Rahmen aus Aluminium haben Rohre mit großen Durchmessern und Wandstärken, sie sind so meist nicht leichter als vergleichbare Stahlrahmen. Hochwertige Aluminiumrahmen verwenden konifizierte Rohre mit ebenfalls großen Durchmessern und Wandstärke. Dadurch werden die Rahmen sehr steif, für den Komfort ist das schlecht. Mitunter werden billige Stahlrahmen mit großen Rohrdurchmessern als Alurahmen getarnt. Mit dem Auge sind sie schwer zu unterscheiden. Magnetisch und vom Gewicht her jedoch sehr gut, da ein Magnet am Stahl hält, was bei Aluminium nicht der Fall ist. Außerdem haben Alurahmen deutlich breitere Schweißnähte und rund doppelt so dicke Ausfallenden. Bei Rahmen mit größerem Rohrdurchmesser und geringeren Wandstärken spricht man auch vom „Oversized“. Durch Zugaben von Scandium kann die Festigkeit einer Aluminiumlegierung stark erhöht werden, dies ermöglicht weitere Materialeinsparung bei gleicher oder höherer Stabilität des Rahmens.

Ein weiteres, jedoch sehr selten oder nur für Spezialanwendungen verwendeter Rahmenwerkstoff ist Titan. Kohlenstofffaser (Carbon) hingegen ist bei Rennrädern und Mountainbikes immer häufiger anzutreffen. Spricht man beim Fahrradrahmen von Scandium, ist damit eigentlich eine Aluminiumlegierung gemeint, die maximal 1 % Scandium enthält. Dieser Zusatz von Scandium kann die Zugfestigkeit des Materials um bis zu 20 % gegenüber einer herkömmlichen Alulegierung erhöhen. Die verschiedenen Rahmenwerkstoffe werden auch mit verschiedenen Fügetechniken zusammengefügt. Stahl wird vorwiegend mit Muffen gelötet oder geschweißt, Aluminium und Titan hauptsächlich geschweißt und selten auch geklebt. Carbonrahmen die aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff bestehen, werden geklebt oder bestehen aus einem Teil, der dann Monocoque genannt wird. Selten finden sich auch Verbundkonstruktionen, etwa faserverstärkte Metallrahmen.

Von einem Fahrradrahmen wird Leichtbauweise erwartet, dabei ist er erheblichen dynamischen Belastungen ausgesetzt und soll auch möglichst lange halten. Ein Bruch des Rahmens kommt aber vor, wenn sehr große Belastungen auftreten (Unfall, Downhill-Wettbewerbe) oder bei schlechter Qualität, wie sie oft bei Billigrädern anzutreffen ist. Eine häufige Ursache für Rahmenbrüche ist unsachgemäße Benutzung.

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