Carbon-Fahrräder leicht gemacht

Munich Composites hat einen im Flechtverfahren hergestellten Fahrradrahmen aus Carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) entwickelt, der dank des hohen Automatisierungsgrades auch in Hochlohnländern wirtschaftlich herstellbar sein soll.

Die meisten Carbonfaserfahrräder werden derzeit aus Prepreg gefertigt. Dieses Verfahren erfordert viel manuelle Arbeit. Die Formen werden aus dem Gewebe herausgeschnitten und in Autoklaven zu Bauteilen ausgehärtet, die anschließend verleimt, verhüllt, geglättet und schließlich beschichtet werden. Bis auf eine kleine Serie werden Carbonfaserfahrräder daher derzeit in China produziert.

Bei dem Entwurf des Braid-Fahrradrahmens der Munich Composites wurden neben den Kundenbedürfnissen auch die spezifischen Eigenschaften der Carbonfasern sowie Fertigungstechniken berücksichtigt. Das Ergebnis ist ein Rahmen, der sich von den aktuellen Diamantrahmen grundsätzlich unterscheiden soll.

Der Fahrradrahmen wurde mithilfe des Flechtverfahrens hergestellt, einer Vorform-Technik mit einer sehr hohen Produktivität sowie einem hohen Automatisierungspotenzial. Mit Hilfe der Flechttechnik werden die Fasern zu einem Schlauch geflochten, welcher sich eng auf einem formgebenden Kern ablegt. Die Fasern werden anschließend in einem Injektionsprozess mit Harz infiltriert und ausgehärtet. Zu den Hauptvorteilen des Flechtverfahrens zählt die Möglichkeit einer vollständigen Automatisierung der Platzierung der Carbonfasern. Das minimiert die manuelle Arbeit und erhöht die Qualität durch die Beseitigung potenzieller Fehlerquellen. „Der Prozess zur Fertigung des Fahrradrahmens lässt sich vollständig automatisieren, so dass die Fertigung auch in Hochlohnländern wie Deutschland profitabel sein kann. Voraussetzung dafür sind Stückzahlen größer 100 Rahmen pro Tag.“, erklärt Felix Fröhlich, Geschäftsführer der Munich Composites.

Ein Hingucker des Braid-Rahmens ist das ungewöhnliche Design. Die Anzahl der Rohre wurde halbiert, wodurch auch die Anzahl der im Rahmen enthaltenden Bauteile und Verbindungen reduziert werden konnte. Das Ergebnis ist eine einseitig offene Hinterbaukonstruktion. Auffällig ist auch das farbige Rautenmuster in den Rahmenrohren, das in dieser Form nur durch die Flechttechnik zu erzeugen ist. Die Integralbauweise der Hohlbauteile – auf zusätzliches Nieten oder Kleben kann verzichtet werden - erlaubt zudem ein zusätzliches Plus an Sicherheit und eine weitere Gewichtsreduzierung.

Eine erste internationale Auszeichnung erhielt die Neuentwicklung im März diesen Jahres: Auf der JEC Show in Paris erhielt das Unternehmen den JEC Innovation Award 2012 in der Kategorie Sport und Freizeit. „Die Resonanz am Markt ist hervorragend. Derzeit stehen wir mit einem führenden Fahrradhersteller in Verhandlung, der den Braid-Rahmen in sein Produktportfolio aufnehmen möchte.“, so Fröhlich.

Grundsätzlich eigne sich das Flechtverfahren nicht nur für den Fahrradsport. Auch Bauteile im Fahrzeugbau, z.B. Stoßfängerträger oder Strukturhohlbauteile, werden bereits mit dieser Technologie produziert. „Der Braid-Fahrradrahmen ist im gewissen Sinne auch ein Demonstratorbauteil, mit dem wir die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und Vorteile des Flechtverfahrens aufzeigen wollen.“, ergänzt Fröhlich.

Die Munich Composites GmbH wurde im April 2011 als Spin-off-Unternehmen des Lehrstuhls für Carbon Composites an der Technischen Universität München gegründet. Zu den angebotenen Leistungen zählen Engineering und Consulting rund um das Thema geflochtener Preformen und Faserverbundbauteilen. Das Münchener Unternehmen bietet in diesem Zusammenhang Machbarkeitsstudien, die Fertigung von Prototypen und Serienbauteilen sowie das zum Patent angemeldete Braid Mandrel. Hierbei handelt es sich um einen der Endkontur nahen strukturstabilen Schlauchkern, der mit Innendruck beaufschlagt wird. Auf diesem Kern kann dann eine Faserablage von Hand oder mittels automatisierter Prozesse wie z.B. dem Flechten erfolgen.

reh