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Monocoque-Rahmen

Bislang galt der so genannte Monocoque-Rahmen ("Einschaler" von frz. coque "Schale") als hochwertigste und leichteste Bauart von Carbon-Rahmen.

Fertigung

In Harz getränkte Kohlefasergewebe wurde in je eine Formhälfte eingelegt und nach dem Zusammenfahren der Form mit einem Schlauch von innen aufgeblasen, um den überschüssigen Harzanteil herauszupressen.

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Kohlefasergewebe

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Formhälften

 Technische Ungereimtheiten >

• Ungünstiger Faserverlauf für "Torsionsbelastungen"
• Ein ausreichender Faserüberstand ist für einen betriebssicheren Zusammenhalt mit den oberen Gewebelagen nötig
• Die Rohre besitzen ca. 40% mehr Gewicht als ein homogenes Rohr mit gleicher Wandstärke
• Die gewellten  Faserlagen der Kohlefasergewebe  "verschenken" rund 60% der Steifigkeit gegenüber von geradlinig verlaufenden Kohlefasern
• Kein Gewichtsvorteil gegenüber hochwertigen Aluminiumrahmen

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Monocoque-Rohr

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Leichtrahmen aus Carbon

< Leichtrahmen aus Carbon

Heutige Carbon-Leichtrahmen sind rund 250 Gramm leichter und teilweise mehr als doppelt so steif wie Monocoque-Rahmen.

Fertigung >

Es werden aus so genannten Unidirektional-Prepegs (mit Harz vorgetränkte, gradlinig nebeneinander liegende Kohlefasern) homogene Rohren vorgefertigt, die dann in alt hergebrachter Muffenbauweise zum Rahmen gefügt werden.

Dazu legt man die Prepegs in den entsprechenden Belastungsrichtungen um einen Schlauch und bläst ihn zum Aushärten in einer Form auf. Die Muffen können entweder vorgefertigt werden oder aus patentrechtlichen Gründen nachträglich zur Verbindung der Rohre aufgebracht werden.

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Unidirektional-Prepegs

Vorteile dieses Verfahrens

• Die Rohre besitzen eine durchgehend homogene Wandstärke
• Die unidirektionalen Fasergelege können exakt in  ihrer späteren Belastungsrichtung gelegt werden.
• Die Rohrwandstärke lässt sich ohne Festigkeitseinbußen deutlich verringern.
• Die günstigere Ausnutzung der Kohlefasern erhöht die erreichbare Steifigkeit des Rahmens

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Prepegs umd Schlauch

Wissenswertes über Carbonrahmen

Carbon besitzt eine deutlich bessere Dauerfestigkeit als Aluminium und damit eine höhere Betriebssicherheit.

Carbon ist sehr korrosionsbeständig, auch gegen Meerwasser und UV-Licht.

Die für die Stabilität wichtigen Carbonlagen liegen unter einer so genannten äußeren „Sichtlage“.

Leichte Kratzer an der „Sichtlage“ haben keine nennenswerten Auswirkungen auf die Haltbarkeit des Rahmens.

Nur tiefer gehende Beschädigungen mindern die Haltbarkeit des Rahmen – vor allem wenn sie im Bereich der höher belasteten Rohrknoten liegen.

Durch hohe Extrembelastungen (Sturz oder Unfall)  kann es lokal zum Ablösungen einzelner Carbonlagen von einander  kommen – so genannte Delaminierungen.

Solche Delaminierungen machen sich über einen längere Zeitraum durch deutliche Knackgeräusche bemerkbar, bevor akute Bruchgefahr besteht.

Carbonrahmen werden in der Regel bei Temperaturen um 150 Grad C ausgehärtet. Bei Nachlackierungen sind Einbrenntemperaturen bis 100 Grad C unbedenklich.

Da die Ausfallenden in der Regel eingeklebt sind, sollten Transporte von Carbonrädern auf dem Autodach vermieden werden.