Composite-Fahrradtechnologie voranbringen: Teil 2 – Rahmen- und Felgenhaltbarkeit erhöhen

Mein letzter Blog über HIA Velo-Fahrräder behandelte den Einsatz von hochmolekularem Polypropylen (HMWPP) in Kombination mit Carbonfaser für haltbarere Rahmen. Doch es gibt mehr zu diesem Thema: Fahrradfelgen (Laufräder), die Carbon und HMWPP für größere Zähigkeit kombinieren. Ich hatte kürzlich die Gelegenheit, mit Ray Scruggs, Gründer, Inhaber und Produktdesigner von Derby Rims LLC (San Anselmo, CA, USA), zu sprechen. Der Firmenname leitet sich von Scruggs' Spitznamen (derby) ab, der von seiner Teilnahme an freundlichen Mountainbike-Treffen, den „Derbys“, in den kalifornischen Bergen stammt.

Scruggs begann 2012 mit Design und Test von Carbonfaser-Fahrradfelgen und verkaufte 2013 seine ersten MTB-Felgen, die breiter waren als alles damals Verfügbare. „Meine Carbonfaser-Felgendesigns hatten deutlich verbesserte, dickere, haltbarere obere Felgenwände und Reifensicherheit gegenüber bestehenden Carbonfelgen“, sagt Scruggs. Er fügt hinzu, dass fortgeschrittene Fahrer die Vorteile von Verbesserungen in Breite, Haltbarkeit und Sicherheit erkannten. Scruggs investierte alle Erlöse aus Felgenverkäufen zurück ins Geschäft, während er seinen Hauptjob in Softwaretest und -entwicklung fortsetzte. Er erklärt, dass er Patentanmeldungen für neue Designs zum Selbstschutz einreichte, fügt aber hinzu: „Meine Designs wurden fast sofort von fast jeder Carbonfaser-Felgenmarke kopiert.“

Scruggs' Felgendesigns wurden von einem chinesischen Unternehmen mit Expertise in Carbon-Composites und Fahrrädern gefertigt. Er war „erstaunt“, als er die Performance der ersten Felgen bewertete. Der vertrauliche Hersteller nutzt Stahlformen, legt unidirektionale Carbonfaser in die Formen und setzt eine Blase für Konsolidierungsdruck im hohlen Felgeninneren ein. Nach Aushärtung und Abkühlung werden die Felgen entformt, entgratet, geschliffen, gebohrt (für Speichen) und endbearbeitet (manche lackiert), so Scruggs: „Die Derby-Rims-Fabrik hat 24 Qualitätskontroll-Abnahmen während der Produktion jeder Felge vor dem Versand.“

Scruggs sagt, es gibt wohl keine größere beabsichtigte Impact-Belastung für Carbonfaser als eine MTB-Felge. Sie werden häufigen, unregelmäßigen Biegungen durch Felsen und Wurzeln auf Trails ausgesetzt, sowie multiplen hohen Schwerkraftlasten (G-Lasten) bei Kompression, wenn Räder auf Hindernisse treffen und plötzliche Absprünge oder Sprunglandungen bewältigen, wo das volle Körpergewicht des Fahrers oft hart auf den Sattel schlägt und das Fahrwerk durchschlägt. Nach Einführung der Derby-Rims-Produkte verbreitete sich die Kunde von ihrer Qualität und Performance schnell unter Fahrern und MTB-Rennern. Die ersten Derby-Carbonfelgen waren 34 mm (Innenbreite) und 40 mm (Außenbreite), 31 mm Tiefe (oben-unten) und hatten eine Wandstärke von 3 mm, was die Widerstandsfähigkeit gegen harte Schläge auf felsigen Trails und übermäßiges Felgenflexen im Vergleich zu Alu- und anderen Composite-Felgen stark verbesserte. Tatsächlich waren Derby-Rims 2013 sofort 3 bis 5 Mal haltbarer als jede andere Carbonfaser-MTB-Felge. Dennoch, so Scruggs, können Carbonfelgen bei extrem harten Schlägen Delamination und Mikrorisse im oberen Felgenwandbereich (Reifenbefestigung) erleiden.

„Ich suchte weitere Haltbarkeitsverbesserungen und stieß auf die Leute von Oxeon (Borås, Schweden), die mich zu CAMX 2016 in Anaheim einluden. Ich ging zur Messe, und sie stellten mir Jen Hanna von Innegra Technologies [Greenville, SC, USA] vor.“ Hanna vermittelte Scruggs an Innegras Russ Emanis, der verschiedene Muster von Innegra-Geweben und Hybrid-Carbon-Innegra-Fasermaterialien sowie Mehrlagen-Layup-Vorschläge mit Innegra für ein MTB-Felgendesign bereitstellte.

Nach Experimenten mit Innegra an verschiedenen Stellen in der Felge passte Scruggs die Layups für jedes Felgenmodell und -typ an. „Die ersten kalibrierten Maschinen-Biegetests von Testfelgen Ende 2017, des Innegra S/Carbon-‚Hybrids‘, zeigten verbesserte Felgenflex-Toleranz-Lastwerte im Vergleich zur normalen Produktion mit 100 % Carbonfaser-UD-Layup-Felgen bei gleichem Gewicht und gleicher Lagenzahl“, sagt Scruggs. Diese Ergebnisse gaben ihm das Vertrauen, in weitere Testfelgen und echte Laufräder für Experten-MTB-Fahrertests zu investieren.

Im Frühjahr 2018 wurden Testfelgen mit Innegra an zwei Experten- und Pro-Kategorie-Downhill-Rennfahrer für reale Extremtests übergeben. Die Testfahrer erlebten während fast 12 Monaten häufigem Renntraining keinen Felgenausfall. Scruggs: „Die Innegra-Hybrid-Testfelgen, die ich meinen Testfahrern gab, haben ein signifikant leichteres Felgen-Layup im Vergleich zu den 100 % Carbonfaser-‚Downhill‘-Modell-Derby-Felgen, auf denen sie normalerweise fahren. Die Rennfahrer und ich erwarteten, dass die viel leichteren Innegra-Hybrid-Layup-Felgen sehr schnell versagen würden. Aber die Innegra-Hybrid-Testfelgen werden seit mehr als 2000 Meilen häufig für Trainingsfahrten genutzt und halten extrem harter Nutzung stand, einschließlich 25-Fuß-Sprüngen und Downhill-Rennstrecken-Hindernissen bei sehr hohen Geschwindigkeiten über felsigem Gelände.“

Scruggs plant, die Tests diesen Winter in einem etablierten Haltbarkeits-Testlabor in Los Angeles fortzusetzen, ausgestattet mit dynamischen Rollenprüfständen, die bis zu 6 Räder gleichzeitig mit großen Unebenheiten an den Rollen und hoher Last auf den Testradachsen testen können. Zwei Innegra-Hybrid-Testräder und zwei Baseline-Serienräder werden bis zum Versagen getestet. „Nach diesem Test werde ich das Vertrauen haben, in Innegra-Hybrid-Felgen für die Serienproduktion zu investieren.“

Besuchen Sie Scruggs' Derby Rims Website: derbyrims.com.