Werkstatt: Was ist gutes Material?

Wenn man so will, ist es die Gretchenfrage wenn es um Fahrräder und das damit bewegte Material geht. Wir werden hier keine letzten Antworten geben (können) und sicherlich werden wir auch einmal falsch liegen. Trotzdem wollen wir mal ein wenig mit der Lampe im Dunkeln stochern und sehen was das Licht des Nachdenkens und der Erkenntnis so alles zu Tage fördern kann (oder auch nicht).

Fast alle Fragen die Radler haben, drehen sich irgendwann einmal um’s Material, sei es nun subjektiv gut oder objektiv schlecht, oder was auch immer. Warum? Da wird es ganz schnell philosophisch. Ich halte mich an die denkbar schlichte Begründung: Gutes Material macht mehr Spaß beim fahren. Mehr nicht, aber auch nicht weniger. Das muss mir aber hier niemand glauben, ich werde jegliche abweichende Erfahrung auch weiterhin gelten lassen.

Woran also kann man in der Materialfrage etwas zu fassen kriegen? Ausprobieren ist wohl das Einzige was hilft. Viele Menschen gehen vom Grundmaterial aus, da es nicht so wahnsinnig viele verschiedene davon gibt, sortieren wir das an dieser Stelle einmal. Im wesentlichen besteht ein Velo aus Metall und Kunststoff. Bei den Metallen kommen v.a. Legierungen zum Zug, nur in Ausnahmefällen wird auf ein „reines“ Metall zurück gegriffen, v.a. wäre da Stahl, Aluminium, Titan und Kupfer bei Elektroverkabelung. Bei den Kunststoffen findet man nur 2-3 Sorten, kohlenstofffaserbasiertes Material, umgangssparachlich Carbon genannt, Polycabonate und PVC für Isolierungen bei der Elektrik, manchmal kommen Gummi oder Kork oder Leder bei den Lenkergriffen zum Zug. Bevor wir damit loslegen, beschreiben wir einmal kurz unser Grundproblem mit dem Fahrrad: Es sollte natürlich unendlich stabil sein, dafür aber nur ein sehr endliches -um nicht zusagen äusserst geringes- Gewicht aufweisen. Diesen Grundkonflikt in Kompromissen zu lösen, darum dreht sich zumeist die Materialfrage. Endgültig lösen werden wir ihn nach menschlichem Ermessen wohl nicht mehr.

Wie gehen wir vor? Am besten wir gehen die verschiedenen Stellen am Velo einmal ab und schauen was es dort gibt und warum. Wir tun das nicht superspeziell, sondern so, dass jeder der sich dafür interessiert weiter in die Materie vertiefen kann.

 

Rahmen & Gabel

Das ist der Teil der bei den meisten Rädern halt „dran“ ist und deswegen denken die meisten Menschen auch nicht weiter darüber nach, wenn es sich nicht in einem deutlichen Unterschied auf dem Preisschild darstellt. Gibt es diesen Unterschied, wird häufig gefragt, ob denn ein doppelt so teurer Rahmen auch doppelt so gut sei. Diese Frage ist nicht ganz falsch, aber auch nicht ganz richtig. Denn zunächst und zuerst muss ein Rahmen seinem (zukünftigen) Besitzer passen und dessen Fahrweise unterstützen. Klingt ganz einfach. Tatsächlich ist es aber so, dass jeder Mensch ein wenig anders gebaut ist und jeder ein klein wenig anders „bequem“ auf dem Rad sitzen mag. Da gibt es kein absolut richtig oder falsch, da hilft nur Ausprobieren und Erfahrung sammeln.

Trotzdem bleibt aber ein Preisunterschied bei scheinbar „gleichen“ Rahmen. Nun ist Metall nicht gleich Metall und damit ist beileibe nicht nur der Unterschied zwischen verschiedenen Metallen (und Preisen) gemeint, sondern auch scheinbar „gleiche“ Aluminiumrahmen (dito Stahlrahmen) können bei genauer Betrachtung deutlich unterschiedlich sein. Zunächst einmal werden ja keine Reinmetalle verarbeitet, sondern eine Legierung, dann ist natürlich die Stückzahl ein Faktor und schliesslich die Art der Verarbeitung oder sogar Veredelung, die unterschiedlich zeitintensiv sein kann.

Ein Beispiel aus meinem Keller. Mein Alltagsrad hat einen Alurahmen und eine Alugabel und ist 64 cm groß. Bei einem damaligen Gesamtpreis deutlich unter 1000 EUR dürfte der Rahmen ungefähr 300 EUR ausmachen. Die Alulegierung ist eine 6061-Mischung, die nach dem schweißen in den Ausglühofen muss. Da es sich um ein Rad „von der Stange“ handelt gibt es dazu sonst nicht viel zu sagen. Die meisten Rahmen „aus Alu“ werden aus 7005-Legierung gefertigt, weil dort das Ausglühen entfallen kann, das macht gerade bei großen Stückzahlen viel aus, Zeit ist bekanntlich Geld. Gefertigt werden diese Rahmen zumeist in Fernost, also Taiwan, China, Vietnam und Nachbarstaaten. Das ist qualitativ kein Wertungsmerkmal sondern dort ist mittlerweile die Erfahrung mit Aluminiumfertigung so groß und die Kapazität entsprechend, dass es für die meisten Hersteller schlicht nicht lohnt, eigene Kapazität aufzubauen, wenn man nicht gerade eine Maßfertigung anstrebt.

Mein Reiserad dagegen hat einen Stahlrahmen und Gabel und ist 62 cm groß. Dieser besteht aus einem Rohrsatz von Columbus mit dem Sortennamen „Zona“. Allein der Rohrsatz liegt im Einkauf bei ungefähr 300 EUR, zzgl. Kleinkram. Genau die Summe die oben der komplette Alurahmen kostet! Da der Rahmen auf Maß gefertigt wurde, kann man auch nicht einfach ins Regal greifen und die „üblichen Längen und Zuschnitte“ zusammenfügen und loslegen. Zunächst einmal muss so ein Rahmen konstruiert werden, per CAD und dann werden die Zuschnitte per Hand erledigt. Zusammengefügt wird dieser Rahmen per Lötung mit Muffen, genauso wie die Gabel. Dabei wurden Sonderwünsche des Kunden in Form von Leitungsverlegung, Bremssystem usw. berücksichtigt, die weitere Handarbeit nötig machen. Die Fertigung findet in Deutschland statt. In der Summe der Zutaten kostet dieser Rahmen „ohne alles“ deutlich mehr als das komplette Rad mit dem Alurahmen „von der Stange“. Er fährt sich deswegen nicht drei Mal so gut, anders, subjektiv besser und natürlich muss man dieses Geld ausgeben wollen. Das Gewicht des Rahmens entspricht etwa dem des Alurahmens und die Zuladung ist etwas höher und das Verhalten bei hoher Zuladung etwas gutmütiger.

Die Materialien Carbon und Titan kommen eher selten zum Einsatz, da ihre Verarbeitung ebenfalls einigen Aufwand und damit auch viel Handarbeit erforderlich macht. Gerade bei Carbon gibt es große Unterschiede zwischen Grund- und Fertigprodukt, also ein herausragendes Beispiel dafür, dass nicht allein das Grundmaterial zählt, auch wenn es nicht egal ist.

 

Anbauteile

Die machen ja einen nicht ganz kleinen Teil an jedem Rad aus, mal mehr (Reiserad), mal weniger (Rennrad). Die Grundmaterialien unterscheiden sich kaum von denen, die beim Rahmen Verwendung finden, wohl aber deren Verarbeitung und das nicht nur aufgrund der Unterschiede im Material selbst. Nehmen wir mal die Kurbeln. Ein relativ grosses Stück Metall, sooo groß können die Unterschiede ja nicht sein, oder? Die meisten Kurbeln werden geschmiedet. Dabei wird ein Block des Werkstoffs -in der Regel ähnliche oder gleiche Aluminiumlegierungen wie bei den Rahmen- unter Druck und/oder Schlägen verformt. Das ganz geschieht hochindustriell und zumeist automatisiert. Zudem ist es ein preiswertes Verfahren und geeignet für hohe Stückzahlen, nebenbei fällt bei der Formung des Werkstücks relativ wenig Abfall an, den man evtl. dem Recycling zuführen muss. Der Marktführer im Bereich Komponenten bietet praktisch nur geschmiedete Kurbeln an, dennoch ist die Bandbreite ansehnlich, wenn wir uns mal an die Datenblätter halten. Die häufig verbaute Kurbel der „Deore“-Gruppe mit drei Kettenblättern wiegt demnach ohne Innenlager etwa 1100 Gramm, die fünf bis sechs Mal so teure „XTR“-Kurbel mit ebenfalls drei Kettenblättern wiegt hingegen etwa 790 Gramm mit Innenlager.

©Shimano, Diese Kurbel wird geschmiedet und dann CNC-gefräst

©Shimano, Diese Kurbel wird geschmiedet und dann CNC-gefräst

Das teurere Material ist also oftmals das leichtere, wobei der Preis pro Gramm gerechnet natürlich nicht propotional ist, wäre ja noch schöner. Zudem wird an teurem Material zumeist mehr nachbearbeitet, das Auge fährt also mit. Die bereits genannte „Deore“-Kurbel in der Farbe schwarz wird lackiert, dieser Lack ist irgendwann ab, ärgerlicherweise meist früher als später. Eine andere Möglichkeit ist Farbe als Eloxierung aufzutragen und die Kurbeln nicht zu schmieden, sondern zu fräsen, landläufig auch als CNC-Fräsung bekannt. Eine gut gemachte Eloxierung ist sehr langlebig und eine gefräste Kurbel kann punktgenau dort Material aufweisen wo es wirklich gebraucht wird und im Idealfall entfällt sogar die Nachbearbeitung. Beide Verfahren sind aber teu(r)er, erlauben nur geringe Stückzahlen und bei der CNC-Bearbeitung fallen zumeist recht hohe Abfallmengen an, die wiederum dem Rohstoffkreislauf zugeführt werden müssen. Der Kreis der Hersteller ist daher eher übersichtlich, RaceFace bietet seine Kurbeln und Kettenblätter so an, KCNC oder Tune ebenfalls. Andere Hersteller arbeiten oft mit kombinierten Verfahren, z.B. erst schmieden und dann per CNC nachbearbeiten.

©RaceFace, So bunt kann eine Eloxierung sein, wenn man das hübsch findet

©RaceFace, So bunt kann eine Eloxierung sein, wenn man das hübsch findet

Eine preiswerte Methode der Herstellung ist schliesslich noch das stanzen. Genau, Metall kann wie Papier gestanzt werden, nur dass die Stanze unwesentlich grösser und schwerer ist und das Material nicht allzu hart und widerstandsfähig sein darf. Entsprechenden Maschinenpark vorausgesetzt, können aber noch höhere Stückzahlen als beim schmieden produziert werden, was sich nochmals im Preis bemerkbar macht. Die Endprodukte dieses Verfahrens haben allerdings schon durch ihr bewußt weicheres Grundmaterial einen entscheidenden Nachteil in der Dauerhaltbarkeit und dazu ist eine Stanzung nicht gerade hochpräzise, was sich gerade bei Kettenblättern negativ bemerkbar machen kann.

Nicht unterschlagen wollen wir, dass es natürlich auch Teile aus Carbon gibt, auch und gerade Kurbeln, die nochmals etwas leichter sind als die Modelle aus Metall. Deren Fertigung ist jedoch auch nicht gerade unendlich großserientauglich und dementsprechend sind diese Produkte keine Schnäppchen. Titan findet teilweise an Kettenblättern oder Zahnkranzkassetten Verwendung.

 

©Wikimedia Commons, Kugellager: 1. Außenring 2. Führung 3. Wälzkörper 4. Käfig 5. Führung 6. Innenring

©Wikimedia Commons, Kugellager: 1. Außenring 2. Führung 3. Wälzkörper 4. Käfig 5. Führung 6. Innenring

Schliesslich hat so ein Velo auch noch jede Menge Lager. Praktischerweise bemerkt man die fast nie, weil sie, frei nach Brecht, die im Dunkeln sind, die sieht man nicht. Erst wenn sie mal so kaputt sind, dass sich gar nichts mehr rührt, beginnt mancher darüber nachzudenken. Üblicherweise versteht man unter einem Lager ein Kugellager, auch wenn das nicht zwingend ist. Gerade bei den Schaltwerken werden oft noch Schaltröllchen mit Gleitlagern eingesetzt, ohne dass dabei der Untergang des Abendlandes bevorsteht. Kugellager bedeuten im Begriff einfach, dass zwischen zwei Laufflächen, die sich nicht direkt berühren, Kugeln drehen, die damit die Lagerfunktion vervollständigen. Wenn diese Kugeln prinzipiell aus dem Lager herausnehmbar sind, nennt man sie Konuslager, sind sie hingegen zwischen zwei Lagerringen und Dichtungen versteckt und nicht herausnehmbar, nennt man sie Wälzlager, umgangssprachlich auch Industrielager. Angesichts der schier unübersichtlichen Vielzahl der Anforderungen und daraus resultierenden Lagertypen ist vieles davon normiert. Das erleichtert auch die Ersatzteilbeschaffung, denn die qualitativen Anforderungen sind zumeist so deutlich in den Normen festgelegt, dass man Wälzlager kaum noch nachsortieren muss nach qualitativen Gesichtspunkten.

Das kann (muss nicht) bei Konuslagern deutlich komplizierter werden. Denn hier sind die Abmessungen, z.B. die Größe der Kugeln, die Formen und Materialqualitäten der Laufflächen, prinzipiell frei definierbar. Dafür ist zumindest auf dem Papier ein Knouslager in der Reibung einstellbar und damit kann es leichter laufen als ein Wälzlager. Im wirklichen Leben ist es so, dass selbst die „Gralshüter der Konuslager“ aus Vicenza diese allenfall noch in den Vorder- und Hinterradnaben einsetzen. Alle anderen Lagerungen sind gegenwärtig in großer Mehrheit mit Wälzlagern ausgestattet. Und selbst bei den Naben ist es nicht so, dass man sofort immer die Nabe mit den Wälzlagern eindeutig heraustesten kann, beispielhaft sei hier die DTSwiss 240er Nabe genannt. Vom Typ also einen Rückschluß auf die Qualität der Lagerung zu ziehen ist somit zumindestens vorschnell. Ein gutes Lager ist nicht von einem bestimmten Typ, sondern in der richtigen Dimension am richtigen Platz und lässt sich im Zweifel einfach und auch noch nach längerer Nutzungszeit möglichst unkompliziert tauschen. Ungedichtete Lager soll es wohl auch noch geben, wir setzen aber einmal voraus, dass jedem Leser klar ist, dass ein gedichtetes Lager deutlich höhere Lebenserwartung zu verzeichnen hat.

 

©Sugino, bei den heutigen Innenlagern sieht man aufgrund der Bauweise die eigentlichen Wälzlager zumeist nicht

©Sugino, bei den heutigen Innenlagern sieht man aufgrund der Bauweise die eigentlichen Wälzlager zumeist nicht

 

Gibt es also gar nichts am Velo, wo man sofort das Gute vom Schlechten unterscheiden kann? Das Problem des klassischen Wegs das zu erfahren –gutes Material ist leichter, weniger korrisionsanfällig, hält also länger und verzeiht kleinere Fehler besser– das man dies nur sprichwörtlich er-fahren kann und auch nur bemerkt wenn man darauf achtet. Zusätzlich erschwert wird das durch den Faktor, dass gutes Material schlecht montiert eben im „Erleben“ deutlich unter seinen Möglichkeiten bleibt.

©Stahlwille, Es muss nicht gleich der Werkzeug-Mercedes sein, aber gutes Werkzeug erleichtert die Montage ungemein...

©Stahlwille, Es muss nicht gleich der Werkzeug-Mercedes sein, aber gutes Werkzeug erleichtert die Montage ungemein…

Natürlich gibt es auch eindeutige Qualitätsdefinitionen. Bei Schrauben werden klar und deutlich die Festigkeitsklassen definiert. Je teurer, desto höher die Festigkeitsklasse, davon kann man ausgehen. Noch teuerer sind Titanschrauben, für alle die es extraleicht und korrisionsfest haben wollen. Dabei muss man aber trotzdem beachten, dass Titan bei Scherkräften früher zu Brüchen neigt, man kann diese Schrauben also nicht „blind“ immer und überall einsetzen.

Mein persönlicher Zugang ist ein anderer, was aber auch damit zu tun hat, dass ich gerne am und mit dem Rad arbeite. Der Ersatzteilkatalog und der Zugang zu Ersatzteilen gibt mir immer wieder Hinweise auf den Unterschied zwischen „Gut und Besser“. Denn durch die vielen bewegten Teile am Rad muss irgendwann immer etwas ersetzt werden, hin oder her, früher oder später. Je umfangreicher der Ersatzteilkatalog ist und je einfacher ich an diese Teile komme, desto besser. Meist ist das nicht der ganz schlechte Weg, was natürlich nicht heisst, dass ich allein deshalb weniger Geld für das Material ausgeben muss.

©SRAM, Bei diesem Schaltwerk sind alle Schrauben mit einem Schlüsselbit bedienbar, alle Lagerungen lassen sich öffnen und die Feder ist aus Titan

©SRAM, Bei diesem Schaltwerk sind alle Schrauben mit einem Schlüsselbit bedienbar, alle Lagerungen lassen sich öffnen und die Feder ist aus Titan

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