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Der Maschinenbaustudent Karl Durst hatte ein ehrgeiziges Ziel: sein Fahrradrahmen sollte bei gleicher Stabilität wesentlich leichter sein als der von Lance Armstrong, dem (noch) viermaligen Gewinner der Tour de France. Und er war erfolgreich. Mit Unterstützung des Lehrstuhls für Kunststofftechnik der Universität Erlangen-Nürnberg berechnete und fertigte er einen Carbonfaserrahmen, der bei einem Gewicht mit 828 Gramm rund 300 Gramm leichter und dabei zehn Prozent verwindungssteifer ist als der des derzeit wohl besten Radprofis. Auch den Praxistest hat der Präzisionsrahmen bei mehreren Duathlon- und Triathlonwettkämpfen bereits bestanden.
Schon als junger Gymnasiast stand für Karl Durst sein Berufswunsch Maschinenbauingenieur fest. Im zarten Alter von elf Jahren wollte er allerdings noch Modellflugzeuge konstruieren, die er nach der Schule durch die mittelfränkischen Lüfte kreisen liess. Erst kurz vor dem Abitur kam der heute 23jährige zum Triathlon und begann sich mit Fahrradkomponenten zu beschäftigen. "Mein erstes Werk aus Carbonfasern war ein Fahrradsattel, der ergonomisch perfekt auf mich abgestimmt und angenehm weich war," erzählt Durst. "Das ganze Sattelsystem wog mit 108 Gramm nur rund ein Fünftel der handelsüblichen Systeme." Das war der Einstieg in die Fahrradtüftelei mit dem seit langem etablierten Verbundwerkstoff CFK (Carbonfaserverstärkter Kunststoff). Die Entwicklung des eigenen Fahrradrahmens begann dann vor vier Jahren. Der erste Prototyp war mit über zwei Kilogramm aber noch doppelt so schwer wie handelsübliche Profirennrahmen. Durch sein Engagement als studentische Hilfskraft am Lehrstuhl für Kunststofftechnik von Prof. Dr. Gottfried W. Ehrenstein erhielt er die notwendigen Kenntnisse und Informationen auf dem Gebiet der Faserverbundwerkstoffe, um zu optimalen Ergebnissen zu gelangen. An der Rahmengeometrie wurde dabei nichts geändert. Die ist seit rund einhundert Jahren im wesentlichen gleich geblieben. Das "Geheimnis" liegt vielmehr im Werkstoff.
Optimaler Kompromiss gesucht
Der Werkstoff CFK ist weitest gehend frei formbar. Die Faserlagen können in Dicke und Ausrichtung variiert werden, so dass verschiedene Wandstärken fließend ineinander übergehen können. Wegen seiner geringen Dichte ist CFK immer da gefragt, wo hohe Anforderungen an die Steifigkeit bei geringem Gewicht gefordert werden - wie eben bei Rennradrahmen. Zahlreiche Forschungsstellen an Universitäten oder in der Industrie suchen hier nach dem optimalen Kompromiss zwischen geringem Gewicht, Steifigkeit und ausreichendem Dämpfungsverhalten. "Der Rahmen muss steif sein, um die gesamte Energie eines Tritts auf die Straße zu bringen. Allerdings möchte niemand auf eine gewisse Dämpfung, vor allem bei sehr langen Rennabschnitten, verzichten," erklärt Durst. Der dreifache mittelfränkische Juniorenmeister im Duathlon weiß schließlich aus eigener Erfahrung, worauf es im Leistungssportbereich ankommt.
All diese Eigenschaften vereint der Rahmen-Prototyp des Erlanger Studenten auf perfekte Weise. Mit 828 Gramm - dem Gewicht von sechs Äpfeln - hat er einen neuen Gewichts-Steifigkeit-Rekord für profitaugliche CFK-Rennradrahmen erzielt. So wiegt der aktuelle Tourrahmen von Lance Armstrong immerhin 1100 Gramm. Der zu Zeit leichteste Rahmen einer anderen amerikanischen Radfirma wiegt noch 895 Gramm.
Die Finanzierung des Prototyps hat die Radsportfirma CUBE aus Marktredwitz übernommen. Nach den Berechnungen von Durst wurden die Carbon-Rohre bei der Firma CG-Tec aus Gunzenhausen gefertigt. Den Zusammenbau in Handarbeit übernahm der Student schließlich wieder selbst. Das gesamte Rad mit allen Anbauten - von der Schaltung bis zu den Bremsen alles "Edelkomponenten", wie in dieser Kategorie üblich - wiegt nur 6,8 Kilogramm und hat einen Schätzwert von rund 6.000 Euro.
700 Gramm als nächstes Ziel
Mit dem bisher Erreichten gibt sich Durst aber nicht zufrieden. Als nächster Coup ist ein Rahmen mit rund 700 Gramm angedacht, allerdings speziell angepasst an eine Triathlonkollegin aus Roth mit einem Körpergewicht von etwa 50 Kilogramm. Und auch für sein eigenes Sportgerät sucht der der ehrgeizige Student noch nach Optimierungsmöglichkeiten im Rahmen seiner Diplomarbeit, die er an der University of Wisconsin bei Prof. Tim Osswald anfertigen wird. Mit dem dortigen Polymer Engineering Center, pflegt der Erlanger Lehrstuhl von Prof. Ehrenstein seit Jahren eine intensive Kooperation.
Claus Dallner M.Sc.
Lehrstuhl für
Kunststofftechnik
Tel.: 09131/85 -29704
dallner@lkt.uni-erlangen.de
Der Maschinenbaustudent Karl Durst mit seinem selbst gebauten Fahrradrahmen aus carbonfaserverstärkt ...
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Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Materials sciences, Mechanical engineering, Social studies, Sport science
transregional, national
Research results, Studies and teaching
German
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