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Rahmenbaukomponenten Fahrradteile

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Immer wieder taucht in Foren, am Stammtisch und bei der Sonntagsrunde eine bestimmte Frage auf: Welches Rahmenmaterial ist das Beste?. Viel ist dazu schon geschrieben, gesagt und gedacht worden. Doch viel davon ist nicht ganz wertfrei geschrieben und teilweise einfach auch alt. Auch nach so langer Fahrradgeschichte tut sich immer noch einiges, und Aussagen, die ein paar Jahre alt sind, müssen heute nicht mehr stimmen.

Vorab: Ich persönlich bevorzuge nicht generell ein bestimmtes Material und möchte hier wertfrei schreiben. Allerdings bevorzuge ich je nach Einsatzzweck bestimmte Materialien. Und manchmal kann der Grund für die Materialwahl einfach die Vorliebe und der Geschmack sein. Wie viele andere Leute auch habe ich mehrere Fahrräder für unterschiedliche Einsatzzwecke, und warum sollen die sich nicht auch unterschiedlich fahren und unterschiedlich aussehen?

Wichtig ist, daß sich alles folgende nur auf hochwertige Rahmen bezieht. Bei günstigen Rahmen ticken die Uhren völlig anders...

Um welche Materialien geht es denn überhaupt?

Bei Fahrradrahmen kommen hauptsächlich Aluminium-, Stahl-, Titanlegierungen und Carbonfaserverstärkter Kunstoff (CFK) vor. Aluminium ist heutzutage das Standardmaterial, bis in die ´90er Jahre hinein war das Stahl. Titan ist auf zahlenmäßig niedrigem Niveau relativ konstant, CFK ist in den letzten Jahren mehr und mehr in Mode gekommen. Mit "Stahl", "Aluminium" und "Titan" sind übrigens immer die im Rahmenbau verwendeten Legierungen gemeint, ähnlich ist es, wenn ich von Carbon spreche.

Um ein paar Grundlegende Dinge wird man nicht herumkommen, auch wenn es etwas trocken sein könnte. Eine Aneinanderreihung von Zahlenwerten der Eigenschaften möchte ich aber hier vermeiden, weil sie für das grundsätzliche Verhalten keine wichtige Rolle spielen.

Die Metalle

Aluminium, Stahl und Titan sind in der Reihenfolge heutzutage die wichtigsten Materialien für hochwertige Fahrräder. Für diese Metalle gibt es einige schöne Faustformeln, die man wissen sollte, wenn man tiefer einsteigen möchte:

Materialgewicht: Aluminium wiegt ein Drittel so viel wie Stahl, Titan die Hälfte. Das ist ein reines spezifisches Gewicht des Materials und sagt nichts über ein Gewicht eines fertigen Rahmens aus.

Elastizität: Aluminium ist rund dreimal so elastisch wie Stahl, Titan doppelt so elastisch. Auch das bezieht sich wieder rein auf den sog. E-Modul des Materials und sagt nichts über die Elastizität des fertigen Rahmens aus.

Festigkeit: Aluminium hat rund ein Viertel bis ein Drittel der Festigkeit von Stahl, während Titan sogar knapp an Stahl heranreicht. Auch hier geht es wieder nur um die Materialien an sich. Wegen der großen Unterschiede je nach Legierung ist es hier noch wichtig, daß es nur um die bei hochwertigen Fahrradrahmen verwendeten Legierungen geht!

Diese Faustformeln lassen nicht darauf schließen, wie sich ein Rahmen aus demjeweiligen Material denn fährt. Sonst müßte ein Aluminiumrahmen aufgrund der hohen Elastizität ja immer sehr elastisch sein. Da die Erfahrung anderes zeigt, muß der Hauptfaktor in der Konstruktion des Rahmens liegen. Bei der Konstruktion eines Rahmens ist man natürlich wiederum an die Materialeigenschaften gebunden, also kann man letztlich doch wieder vom Material auf die Fahreigenschaften schließen, einfach dadurch, daß sich gewisse Konstruktionsprinzipien bewährt haben.

Die Legierungen

Alle Metalle werden in unterschiedlichen Legierungen verarbeitet.

Bei Aluminium sind das vor allem 6061, 7005 und 7020. Diese Zahlen sind die Nummern für das internationale Legierungsregister.

6061 (AlMg1SiCu) ist eine im europäischen Raum hauptsächlich in der Luftfahrtindustrie verwendete Legierung. Es muß nach dem Schweißen lösungsgeglüht werden. Für den Rahmenbauer bedeutet das, daß der Rahmen auf etwa 530°C erwärmt werden muß. Der heiße Rahmen muß dann in kaltem Wasser abgeschreckt und danach bei etwa 160°C warm ausgelagert werden.

7005 und 7020 sind sich sehr ähnlich. Auch hier wird 7005 eher international verwendet, 7020 (AlZn4,5Mg1) eher europäisch. Beide Sorten können aber auch miteinander verschweißt werden. Die Festigkeit liegt höher als bei 6061, vor allem kann aber das Lösungsglühen für den Rahmenbauer entfallen. Es ist nur eine zweistufige Warmauslagerung mit Temperaturen bis rund 160°C nötig. Das ist eine erhebliche Erleichterung. Übrigens hört man oft, daß Rahmen aus 7000er Legierung gar nicht warm ausgelagert werden müssen, weil nach 3 Monaten kalter Auslagerung bei Raumtemperatur die alten Festigkeitswerte sowiso fast wieder erreicht würden. Das ist für die Festigkeitswerte sogar richtig, allerdings ist Warmauslagerung nötig, um die Beständigkeit des Werkstoffes gegen Korrosion wieder herzustellen. Dabei geht es nicht nur um Korrosion von außen, sondern auch um interkristalline Korrosion, gegen die man sich nicht durch Beschichtungen, Versiegelungen usw. schützen kann.

Wenn also die Festigkeit höher und die Verarbeitung von 7000er Aluminum einfacher ist als die von 6000er, warum gibt es dann trotzdem Hersteller, die Rahmen aus 6000er Aluminium bauen? Dafür gibt es vor allem zwei Gründe: Erstens ist die Festigkeit von 6061 direkt nach dem Abschrecken sehr gering. Der Rahmen läßt sich also gut richten, ohne daß große Eigenspannungen durch das Richten entstehen. Zweitens ist die sog. Bruchdehnung bei 6061 höher als bei 7000er Aluminium, im Schadensfall verformt sich das Rohr also ein wenig mehr, bevor es bricht, man hat mehr Sicherheit. Beide Gründe können dafür sorgen, daß sich ein Hersteller für die Verwendung von 6061 entscheidet. Letztendlich ist aber nicht das eine Material erheblich besser als das andere, so können die Gründe auch zB. bei den Lieferanten des Rohrmaterials zu suchen sein. Zum Mindesten bei den Herstellern, die schon sehr früh geschweißte Aluminiumrahmen angeboten haben wie zB. Klein oder Cannondale, wird auch die Verfügbarkeit des Materials ein Rolle gespielt haben. Heutzutage überwiegt die Verwendung von 7000er Aluminium drastisch...

Bei Stahl sind das verschiedene CrMo-Sorten, zB 25CrMo4 bzw. 4130. Das ist heutzutage das Standardmaterial eines hochwertigen Rahmens. Darüber hinaus gibt es aber viele höherlegierte Sorten, die dann höhere Festigkeit haben. Die höhere Festigkeit ist notwendig, um dünnere Wandstärken und damit leichtere Rohre verwenden zu können. Zwar könnte eine Wärmebehandlung auch bei 25CrMo4 die Festigkeit auf ähnliche Werte steigern, allerdings ginge das erheblich auf Kosten der Bruchdehnung. Die höher legierten Sorten sind also nötig, um bei höheren Festigkeiten eine ausreichende Bruchdehnung und damit mehr Sicherheit gegen Sprödbruch zu haben. Im Extremfall sollte sich ein Rahmen ja verbiegen und nicht einfach brechen. Im Grunde kann dem Fahrer die verwendete Legierung egal sein, interessanter sind ja für ihn Durchmesser und Wandstärke der Rohre, da das Einfluß auf das Fahrverhalten hat. Welche Legierung dafür nötig ist, ist mehr Problem des Rohrherstellers.

Bei Titan vor allem Ti3AlV2,5 und Ti6AlV4. Man ahnt es schon: Das höher legierte Ti6AlV4 besitzt eine höhere Festigkeit und erlaubt damit geringere Wandstärken.

Bei CFK ist es komplizierter als bei Metallen, denn es besteht ja aus zwei grundsätzlich unterschiedlichen Dingen: Den Fasern und der sog. Matrix, dem Kunstharz. Das Kunstharz ist im Grunde nur dazu da, die Fasern in der richtigen Position zu halten, denn seine Festigkeit ist eher gering. Dafür ist die Festigkeit der Fasern extrem hoch, ihre Dehnbarkeit gering. Wobei es da durchaus unterschiedliche Sorten Fasern gibt, die sich dann auch noch mal gehörig unterscheiden.

Das wichtigste an CFK ist aber, wie viele Fasern wo liegen, also die Konstruktion und die dazugehörige genaue Verarbeitung. Denn die Fasern haben ihre Eigenschaften nur in Zugrichtung, nicht in Druckrichtung. Deshalb ist es unmöglich, für CFK allgemeingültige Eigenschaften anzugeben.

Etwas anders sieht es bei den seit einiger Zeit fertig erhältlichen Rohren zB von Columbus aus. Allerdings haben die Rohre Enden aus Aluminium, die dann normal verschweißt werden. In dem Sinnne ist diese Variante den älteren geklebten Rahmen mit Aluminiummuffen ähnlicher als einem Rahmen komplett aus Carbon.

Was ist denn jetzt besser?

Nach dieser groben Skizzierung der Eigenschaften ist man in der Frage des richtigen und besten Rahmenmaterials nicht viel weiter gekommen. Denn irgendwie sagen diese Eigenschaften ja nichts darüber aus, wie denn der Rahmen aussieht und wie er sich fährt. Zudem sind die Rohre ja erstmal nur Rohre und nicht miteinander verbunden. Auch das kann auf mehrere Arten geschehen.

Die Fügeverfahren und Materialien im Wandel der Zeiten

Früher, in der "guten alten Zeit", waren hochwertige Rahmen in der Regel aus Stahl, gemufft und gelötet. So manche Rahmen waren auch stumpf, also ohne Muffen, verlötet. Wurde dabei einiges Lot aufgetragen, so daß sich eine Kehle ergab, sprach man von "fillet brazed". Diese Zeit hörte mit dem Auftauchen der Mountainbikes aus Fernost, vor allem Taiwan, auf. Man kann keinen festen Zeitpunkt nennen, weil dieser Übergang einige Jahre gedauert hat, der Zeitraum war etwa Ende der ´80er bis Anfang der ´90er Jahre. Selbstverständlich gibt es auch heute noch gelötete Rahmen, aber im hochwertigen Bereich sind die Stückzahlen nicht nennenswert. In der Regel wird heute aber geschweißt, und zwar im WIG- bzw. (im englischsprachigen Raum) TIG-Verfahren. Dabei werden die Rohre stumpf ohne Muffen verschweißt, wobei muffenähnliche sog. gussets vorkommen.

Etwa in demselben Zeitraum wie das Standardfügeverfahren änderte sich auch das Standardmaterial: Stahl wurde durch Aluminium ersetzt. Auch hier gilt das wiederum nur für den Standard, man hat schon vorher Aluminiumrahmen bekommen und bekommt heutzutage natürlich auch noch Stahlrahmen, aber eben nur in kleinen Stückzahlen. Aluminiumrohre sind nicht mit ausreichender Festigkeit stumpf lötbar, so daß dort immer schon geschweißt oder mit gegossenden Aluminiummuffen geklebt wurde. Anlötteile können aber auch bei Aluminium oft durch Löten befestigt werden.

Heute besteht die Welt hochwertiger Fahrradrahmen weltweit fast ausschließlich aus WIG-geschweißten Aluminiumrahmen, wobei der Anteil an Carbonrahmen am oberen Ende der Preisscala zunimmt. Ausnahmen sind vor allem Klein- und Kleinsthersteller, die auch Stahl geschweißt oder/und gemufft verarbeiten. Seit wenigen Jahren erlebt Stahl aber eine kleine Wiedergeburt.

Wie oft im Leben hatten es die neuen Materialien und Fertigungsverfahren nicht immer einfach, sich durchzusetzen. Wie auch oft im Leben zumindest teilweise auch zurecht. Nicht alles, was neu ist, ist immer auch besser. Und immer bei Neuem besteht natürlich auch ein erhöhtes Risiko, Fehler zu machen, auch wenn es grundsätzlich besser ist als das Alte. Und wie immer bei Neuem gibt es Leute, die es grundsätzlich ablehnen, und Leute, die es toll finden weil neu. Das hat auf beiden Seiten zu Vorurteilen geführt. Diese Vorurteile haben natürlich einen wahren Kern, der aber oft schon einige Jahre zurückliegt und heute evtl. so nicht mehr stimmt.

Vorurteile, Vorurteile...

Ich möchte deshalb an ein paar Vorurteilen, die wahrscheinlich jeder kennt, die unterschiedlichen Eigenschaften der Materialien näher beschreiben. Und ich hoffe auch, mit ein paar Vorurteilen aufräumen zu können. Weil es in diesem Zusammenhang so wichtig ist: Ich persönlich bevorzuge kein Material und finde, daß alle ihre Vorteile haben, nur halt nicht überall.

Rahmen werden weich, wenn sie soundsoviel Kilometer auf dem Buckel haben

Dieses Vorurteil gilt für alle Materialien. Und genau so wenig stimmt es, jedenfalls bei Metallen. Metalle verändern ihren E-Modul über die gesamte Lebensdauer definitiv nicht! Erst unmittelbar vor dem Exitus durch einen Riß entstehen Mikrorisse, die die Steifigkeit merklich beeinflussen. Aber dann sollte man mit diesem Rahmen nicht mehr fahren.

Gründe für dieses Vorurteil gibt es mehrere. Der Hauptgrund liegt darin, daß niemals nachgemessen wird, die Flexibilität des Rahmens immer sehr subjektiv gefühlt wird. Und dieses Gefühl kann sich über die Jahre natürlich ändern. Zumal wenn man schon mit einem anderen Modell liebäugelt und den Neukauf auch durch Fakten rechtfertigen möchte. :-) Zudem kann es natürlich im Verein den Status heben, einen Rahmen weichzutreten...

Heutzutage ist es bei gefederten Rahmen etwas einfacher: Da bietet nach ein paar Jahren die Weiterentwicklung der Federungstechnologie oft Gründe genug, sich einen neuen Rahmen zuzulegen. Was nicht heißt, daß der alte schlecht sein muß...

Stahlrahmen sind schwerer als Aluminiumrahmen

Hier heißt die Antwort: In der Regel ja. Selbstverständlich gibt es aber Stahlrahmen, die leichter sind als bestimmte Aluminiumrahmen. Nicht jeder Rahmen ist ja mit dem Ziel des absolut unteren Gewichtslimits konstruiert. Nur: Konstruiert man mit diesem Ziel, wird man mit Aluminium leichter bauen können. Manchmal wird allerdings entgegnet, daß man mit Stahl genauso leicht bauen kann, wenn man den Aufwand nur hoch genug treibt. Mal davon abgesehen, daß man diesen Aufwand natürlich auch mit Aluminium treiben kann, stimmt das nur bis zu einem gewissen Grad. Der Grund liegt im Folgenden: Wegen seiner geringeren Festigkeit muß man bei Aluminium mit größeren Wandstärken konstruieren, das gilt nicht nur für die Rohre, sondern für alle Teile, zB. Ausfallenden, Tretlagergehäuse usw. Bei gefederten Rahmen kommen auch noch ein paar Kleinteile dazu. Bei Bauteilen wie den Hauptrohren, die zum guten Teil auf Zug, Druck und Biegung beansprucht werden, ist der Unterschied gar nicht so groß. Da gleichen sich die Materialeigenschaften ziemlich aus, da Stahl seine höhrere Festigkeit voll ausspielen kann. Das zeigt auch ein Blick zB. in den Katalog von Rohrhersteller Columbus, wo die Aluminiumrohre gar nicht so wahnsinnig viel leichter sind als die Stahlrohre. Interessant wird es überall da, wo kompliziertere Beanspruchungen wie Knickung oder Beulung hinzukommen und bei massiven Bauteilen. Das sind zB die Ausfallenden, die Tretlagergehäuse, das Steuerrohr, das Unterrohr im Bereich direkt hinter dem Steuerrohr, Bremsbrücken beim RR usw. In solchen Bereichen kann sich stark bemerkbar machen, daß zur Erreichung eines minimal nötigen Widerstandsmomentes eine bestimmte Materialstärke nötig ist. Da die Materialstärke mindestens quadratisch eingeht, braucht sie bei Aluminium nur geringfügig höher zu sein als bei Stahl, denn der E-Modul geht nur einfach ein. Da dieser Zusammenhang nicht ganz einfach nachzuvollziehen ist, kann man zB. für den Fall der Knickung einen einfachen Test im Baumarkt machen: Dort werden ja immer irgendwo Rundstäbe aus Metall angeboten, in der Regel mindestens Aluminium und Messing. Wenn vorhanden nehmen wir statt Messing natürlich Stahl. Wir nehmen uns einen Stahl oder Messingstab mit Durchmesser 6mm und einen Aluminiumstab mit Durchmesser 10mm, die haben ungefähr dasselbe Gewicht. Jetzt stellen wir die Stäbe senkrecht auf den Boden und drücken senkrecht oben auf das Ende. Wir werden feststellen, daß der Stahl- oder Messingstab erheblich eher ausknickt als der Aluminiumstab. Wollen wir also die gleiche Sicherheit gegen Ausknicken erreichen, müssten wir den Stahl- oder Messingstab schwerer machen als den Aluminiumstab. Genau da liegt der Punkt, weshalb bei bestimmten Bauteilen Stahl immer schwerer sein wird als Aluminium. Und davon gibt es eben beim Fahrradrahmen ein paar...

Ein Aluminiumrahmen rostet nicht

Da müßte man natürlich erstmal definieren, was man unter Rosten versteht: Versteht man darunter einfach Korrosion, die die Materialeigenschaften bis zur Unbrauchbarkeit einschränken kann, dann sind auch Aluminiumrahmen betroffen.

Man kann das zuhause sehr einfach ausprobieren, indem man ein nicht beschichtetes Aluminiumteil einfach mal mit in die Spülmaschine wirft. Das Spülmaschinensalz ist recht aggressiv. Also Vorsicht, nicht die unwiederbringlichen 3D-violet anodisierten Leichtbau-Frästeile aus den ´90er Jahren hineinwerfen :-).

Bei Aluminium gibt es allerdings Unterschiede bei den Legierungen. Generell kann man davon ausgehen, daß ein höherer Legierungsanteil die Anfälligkeit gegen Korrosion erhöht. Al6061 ist deswegen relativ beständig. Bei den 7000er Serien sieht es erheblich schlechter aus, da sie viel (4,5%) Zink enthalten. Hier sei nochmal an die vor allem aus Gründen der Beständigkeit nötige Wärmebehandlung von 7000er Aluminium nach dem Schweißen erinnert. Ohne Warmauslagern erreicht es zwar auch nach mehreren Wochen wieder fast die ursprünglichen Festigkeiten, aber die Beständigkeit ist erheblich schlechter.

Obwohl kein Rahmenmaterial, sei hier noch Al7075 erwähnt, das vor allem durch den zusätzlich zum Zink hohen Kupferanteil von rund 1,5% an Beständigkeit einbüßt.

Bei Stahlrahmen sind viele Korrosionsprobleme hausgemacht. Früher sorgten nicht entfernte Flußmittelrückstände vom Löten für Probleme. Diese Rückstände aus dem Rahmen zu bekommen, ist ja gar nicht so einfach. Manche Rahmen kranken daran, daß sie keine Bohrungen besitzen, aus denen eingedrungenes Wasser und Luftfeuchtigkeit wieder abfließen bzw. abtrocknen können. Manche Hersteller haben Rahmen ja bewußt komplett dicht verarbeitet. Wie bei heutigen Autos auch, halte ich gut belüftete und von Anfang an mit einem Schutzmittel versehene Hohlräume für die beste Lösung.

Eine Titanlegierung ist in Punkto Korrosion natürlich die feinste Lösung. Da passiert in normaler Umgebung nichts.

CFK ist so eine Sache. Das Harz sollte auf jeden Fall mindestens durch eine Klarlackschicht geschützt sein, was eigentlich immer der Fall ist. Diese Schicht soll vor allem vor UV-Strahlung schützen, die das Harz altern lassen könnte. Dabei kommt es aber auch auf das Harz an, so daß allgemeine Aussagen da wieder nicht weiterhelfen. Unbedingt sollte man darauf achten, daß schürfende Außenhüllen oder ähnliches keine Fasern freilegen.

Einen Stahlrahmen kann auch der Dorfschmied eines Andendorfes reparieren

Das Argument hat vor langer Zeit einmal seine Berechtigung gehabt. Nämlich damals, als die Rahmen hier auf ähnliche Weise hergestellt wurden wie der Dorfschmied sie reparieren würde :-).

Heutzutage muß man differenzieren: Sicherlich trifft das Argument nicht auf einen Stahl-Leichtbaurahmen zu. Da wird eine Reparatur mit Dorfmitteln bestenfalls am Ausfallende etwas. Ein gebrochenes Unterrohr mit Wandstärke 0.6mm (am Ende, in der Mitte ist die Wandstärke geringer) ist so einfach nicht zu reparieren... Allerdings sollte man auch nicht mit einem wirklichen Leichtbaurahmen auf Weltreise gehen, so daß die Wahrscheinlichkeit sowiso sinkt, daß man reparieren muß. Und ein solcher Rahmen ist dann wiederum besser zu reparieren...:-) Also ist an diesem Vorurteil doch so einiges wahr, wenn man den richtigen Rahmen dazu hat.

Bei einem Aluminiumrahmen halte ich eine Reparatur für ziemlich ausgeschlossen. Es wäre schon ein Glücksfall, wenn im Andendorf die Möglichkeit des Schweißens UND der absolut nötigen Wärmebehandlung bestünde. Denkbar ist da nur eine Notreparatur.

Stahl hält ewig, Aluminium bricht irgendwann

Hauptargumente für diese Aussage sind oft persönliche Erfahrung aber auch das sog. Wöhler-Diagramm. In Kürze: Im Wöhler-Diagramm werden üblicherweise die Ergebnisse von Lebensdauertests von Materialproben dargestellt. Es zeigt sich, daß Stahl dauerfest sein kann, wenn die Belastung relativ gering ist. Bei Aluminium ist das nicht der Fall. Dieses Diagramm ist für die Konstruktion eines Rahmens natürlich wichtig, weil es dem Konstrukteur bei der Dimensionierung der Bauteile hilft. Für die Bewertung eines Rahmenmaterials ist es aber aus folgenden Gründen ungeeignet:

Es werden nur Materialproben getestet. Also wird die Konstruktion des Rahmens (Wandstärken, Durchmesser, Verarbeitung usw) überhaupt nicht berücksichtigt. Eine Lösung dafür wäre, ein Diagramm für einen bestimmten Rahmen zu erstellen, allerdings sind die Kosten immens, so daß das in der Fahrradindustrie bisher noch nie gemacht wurde. Dann wüßte man aber, welche Belastungen ein Rahmen dauerhaft erträgt.

Kein Fahrradrahmen wird daraufhin ausgelegt, daß er dauerfest ist. Der wäre viel zu schwer. Natürlich gibt es aber Unterschiede: Von einem superleichten Rennrahmen wird niemand ernsthaft erwarten, daß er 20 Jahre lang hält. Von einem Reiserad, das gebaut wurde, um jemanden drei mal um die Erde zu tragen, schon eher. Aber das wird sicherlich schwerer sein, egal aus welchem Material es ist.

Das Diagramm berücksichtigt keine Korrosion, das gilt natürlich für alle Materialien. Deshalb kann ein und derselbe Rahmen 10 oder 15 Jahre halten, zB. je nachdem ob er im Neuzustand hohlraumkonserviert wurde oder nicht. In Foren für klassische Fahrräder sind Rostprobleme bei 10 Jahre alten Rahmen keine Seltenheit, es tritt also durchaus auf, wird aber hauptsächlich bei Stahlrahmen als Problem erkannt. Bei Aluminiumrahmen ist die Diagnose meistens "Riß", obwohl da Korrosion die Rißentstehung und -ausbreitung verursachen oder beschleunigen kann.

Auch die persönlichen Erfahrungen sind mit Vorsicht zu genießen. Fast jeder kennt Geschichten von brechenden Aluminiumrahmen. Viele dieser Geschichten sind allerdings schon manche Jahre alt und stammen aus der Anfangszeit des Rahmenbaues mit Aluminium. In dieser Zeit sind zum einen sicherlich viele Fehler gemacht worden. Zum anderen waren die damaligen Aluminiumrahmen aber fast ausschließlich High-End-Rahmen an der damalig unteren Gewichtsgrenze. Also etwas, von dem man nicht unbedingt ewiges Leben erwarten sollte. Ein heutiger nicht zu leichter Aluminiumrahmen der mittleren Preisklasse sollte eine erheblich höhere Lebensdauer erreichen. Ein Beispiel für einen Konstruktionsfehler ist zB. die Sattelklemme: Heutige Aluminiumrahmen (auch viele Stahlrahmen) haben dort eine Klemmschelle als separates Teil, frühe Aluminiumrahmen hatten angeschweißte Aufnahmen für die Klemmschraube. Das hat regelmäßig zu Rissen (auch bei geschweißten Stahlrahmen) geführt, die heute kaum noch vorkommen.

Bei der Frage der Lebensdauer kommt es so stark auf die Konstruktion und die Belastung eines Rahmens an, daß ich bei keinem Material einen wirklichen Vorsprung sehen würde. Auf jeden Fall nicht dann, wenn man zum Maßstab gleich schwere Rahmen nimmt. Nicht gleich schwere oder falsch konstruierte oder behandelte Rahmen zu vergleichen ist meiner Meinung nach Unsinn, da sie einfach nicht vergleichbar sind.

Titan hat wegen der Korrosionsbeständigkeit und seiner sonstigen Eigenschaften sicherlich das Potential zu dauerfesten Rahmen. Allerdings werden auch diese Rahmen nicht mit diesem Ziel konstruiert, zudem kann bei der Verarbeitung sehr einfach sehr viel falschgemacht werden. Ich mußte diese Erfahrung bei einem Titanrahmen machen, den ich für den täglichen Weg zur Arbeit nutzte: Ein Riß am Tretlager beendete sein Leben...

CFK ist wie üblich problematisch zu bewerten. Die momentane Carbonwelle birgt sicherlich wie damals beim aufkommenden Aluminium die Gefahr, daß viele Fehler gemacht werden. Das vor allem von Firmen, die schnell auf den Zug aufspringen und gar nicht die Kapazität haben, sich richtig einzuarbeiten und zu testen. Ein gut konstruierter und gefertigter Carbonrahmen hat sicherlich eine ausreichende Lebensdauer, wie ein gut konstruierter und gefertigeter Rahmen aus anderen Materialien eben auch.

Ein Aluminiumrahmen ist bockhart, ein Stahlrahmen butterweich

Fangen wir mit dem Aluminiumrahmen an: Einen Absatz weiter oben haben wir gesehen, daß Aluminium als Material nicht dauerfest ist. Deshalb hält ein Aluminiumrahmen nur ausreichend lange, wenn die Materialspannungen ausreichend gering sind. Deshalb müssen Aluminiumrohre größere Durchmesser haben als vergleichbare Stahlrohre. Denn vor allem die Durchmesser und bei massiven Bauteilen Wandstärken senken die Spannungen. Mit den großen Durchmessern einher geht aber auch eine erhebliche Steifigkeit, wie wir beim Test im Baumarkt mit den Stäben gleichen Gewichtes feststellen konnten. Daraus folgt, daß ein Aluminiumrahmen steifer sein muß als ein Stahlrahmen, damit er hält.

Bei Stahlrahmen war früher das Hauptproblem, sie ausreichend steif zu bekommen. Das lag hauptsächlich an den verwendeten geringen Rohrdurchmessern. Da ja fast ausschließlich gelötet wurde, war man auch abhängig von den Muffen. Vor allem mit dem Aufkommen der Mountainbikes wuchsen auch bei Stahl die Rohrdurchmesser, das WIG-Schweißen machte ja auch unabhängig von den Muffen. Heute deckt das Angebot an Stahlrohren eigentlich alle Durchmesser ab, so daß ein Stahlrahmen sehr weich oder sehr steif sein kann. In der Regel werden die Rohrdurchmesser heute im Mittelfeld gehalten, so daß sich ein ausreichend komfortables wie steifes Fahrverhalten ergibt. Vor allem wegen des anderen Fahrverhaltens finden Stahlrahmen wieder mehr Liebhaber.

Bei gefederten Rahmen sieht die Sache natürlich etwas anders aus: Dort möchte man ja wie beim Auto eine möglichst steife Karosserie und die Federung eben der Federung überlassen. Da ist die hohe Steifigkeit der großen Aluminiumrohre kein Nachteil, sondern eher von Vorteil. Wobei man natürlich auch da einen Stahlrahmen verwenden kann, aber Abstriche bei Gewicht oder Steifigkeit machen muß. Wichtig ist hier noch, daß die Steifigkeit eines gefederten Rahmens erheblich vom Federweg abhängt. Es ist viel schwerer, einen Rahmen mit viel Federweg steif zu konstruieren als einen Rahmen mit wenig Federweg. Das sollte man immer im Hinterkopf haben, wenn man Rahmen vergleicht.

Was ist denn jetzt besser?

Ich glaube aus dem Vorhergehenden ist Eines klargeworden, auch wenn es teilweise etwas trockene Materialkunde war: Jedes Material hat seine Vorzüge, jedes aber auch Nachteile. Deshalb möchte ich keine vergleichende Wertung abgeben, sondern für jedes Material werben:

Stahl

Stahl ist ein klassisches Material und strahlt diese Klasse auch aus. Obwohl erzsolide, vermittelt es Lebendigkeit. Handwerklich perfekt verarbeitet, ist Stahl mit seinen verhältnismäßig dünnen Rohren eine Augenweide. Ein tolles Material für ein klassisches Hardtail oder Rennrad. Mit dem richtigen Design aber auch für gefederte Hinterbauten interessant, vor allem bei moderaten Federwegen.

Aluminium

Aluminium ist ein sehr technisches Material. Die unverwechselbaren Schweißnähte verdeutlichen diese Optik noch. Ungewöhnliche Rahmenformen sind möglich. Die perfekte Wahl, wenn man geringstes Gewicht mit hoher Steifigkeit kombinieren möchte. Die erste Wahl bei Federwegen ab 100mm. Interessant ist die Kombination mit einem Hinterbau aus Stahl für moderate Federwege.

Titan

Titan ist pures Understatement. Es hat das dezente Aussehen und das lebendige Fahrverhalten eines klassischen Stahlrahmens. Und das kombiniert mit tollen technischen Eigenschaften, es ist korrosionsbeständig und leicht. Perfekt für Hardtails, Rennräder und moderate Federwege.

Carbon

Carbon besticht meist durch seine extravagante Form. Fließende Übergänge oder gänzlich andere Rahmenformen machen die Räder unverwechselbar. Dazu kommt noch das technische Potential, das mehr und mehr ausgenutzt wird. So werden die Leichtbauhitlisten mittlerweile von Carbonrahmen angeführt.

Letztendlich kommt es aber bei allen Materialien darauf an, was man daraus macht. Ein handwerklich perfekt verarbeiteter, geschmackvoll und technisch gut entworfener, für die eigenen Körpermaße passender, den eigenenen Fahrstil optimal ausgelegter und dem eigenen Geschmack entsprechender Rahmen ist immer etwas Besonderes und etwas besonders Schönes. Egal, aus welchem Material...