Technik Kohlefaser (Archivversion) Die Ära Kohle

Die Ära Kohl ist zu Ende, die Ära Kohle steht am Anfang. Aus Kohlefaser lassen sich die vielfältigsten Leichtbauteile laminieren. Wie und wofür, lesen Sie hier.

Eigentlich fühlt sich alles ganz vertraut an. Hoher Sitz und tiefe Stummel, hohe Rasten und schmaler Knieschluss, dazu das bekannte Rasseln der Trockenkupplung und natürlich das gierige V-Zwei-Donnern beim Gasgeben: zweifelsfrei, eine Ducati 916. Allerdings keine ganz gewöhnliche. Diese hier übertrifft nämlich das sture Original in puncto Handlichkeit um Welten, und das, ohne auch nur ein Jota von der bekannten Lenkpräzision einzubüßen. Mit enormer Leichtigkeit nimmt sie Schräglagenwechsel, lässt sich mühelos auch bei höchsten Geschwindigkeiten in Schräglage dirigieren, so, als habe sie nicht nur jede Menge Gewicht, sondern obendrein noch einen halben Meter Radstand eingebüßt – ohne negative Folgen für den Geradeauslauf natürlich. Tatsächlich kopiert sie aber die serienmäßige Fahrwerksgeometrie des Vorbildes - woher also plötzlich dieses fulminante Handling?Die Antwort heißt Leichtbau, und zwar mittels konsequenter Nutzung des Werkstoffs Kohlefaser. Klar, andere Verkleidungsteile gehören da ebenfalls zum Programm, aber die Carbo Tech-Ducati (siehe Kasten) trägt nicht nur neue Leichtbau-Kleider und Airbox, sondern sie zeigt auch mit einem selbstentwickelten Rahmen plus Rahmenheck, einer Fußrastenanlage, einem Tank und mit Kohlefaserrädern (Kasten rechts), dass dieser Werkstoff zu viel mehr als nur zum Verschalen taugt. Eindrucksvolle 27 Kilogramm weniger bringt sie gegenüber der serienmäßig schon nicht extraschweren Duc auf die Waage. Ein Diäterfolg, der allein dem schwarzen Gebäck zu verdanken ist, das nicht nur leicht ist, sondern auch mit hoher Festigkeit glänzt und sich so für den Einsatz von bewegten Teilen mit wichtiger, tragender Funktion empfiehlt.Was nun genau ist aber Kohlefaser? Die von vielen Leuten mit großer Selbstverständlichkeit so bezeichneten, schwarzen Bauteile mit der hübsch gemusterten Oberfläche bestehen nicht nur aus nämlicher Faser, sondern aus einem mehrschichtigen Laminatverbund derselben (Kunststoffmatrix), im Anwendungsfall Motorrad in der Regel mit Epoxidharz. Die fachgerechte Bezeichnung des so entstehenden Verbundwerkstoffs oder -komposits lautet CFK (Carbonfaserverstärkter Kunststoff).Kohlefasern zeichnen sich durch verschiedene Vorteile gegenüber der aus Papas Werkstatt bekannten Glasfaser aus. So sind sie etwa enorm zugfest - die Reißlänge etwa, ein anschaulicher Wert, der angibt, ab welcher Länge ein herabhängender Stoff unter seinem Eigengewicht reißt - ist bei Kohlefasern bis zu zwölfmal höher als die von Stahl. Zudem beeindruckt die Kohlefaser mit einer viermal niedrigeren Dichte (Gewicht pro Volumeneinheit). Gegenüber anderen Fasern zeichnet sich die Kohlefaser durch hohe Temperatur- (bis über 1000 Grad Celsius) und auch Dauerbeständigkeit aus, was sie durch die Wahl entsprechender Matrixharze für vielseitige Einsatzzwecke empfiehlt.Verglichen mit einem »isotropen«, in alle Richtungen gleich reagierenden Stoff wie etwa einem Metall zeigen die etwa fünf bis neun Tausendstel-Millimeter dicken Kohlefasern nur in Zugrichtung große Festigkeit, während sie unter Druck leicht einknicken und auf Biegung ausgesprochen spröde reagieren. Deshalb werden die Fasern zu Strängen verflochten, diese dann wiederum zu Matten verwebt. Die Matten gelangen dann meist harzgetränkt als sogenannte »Prepregs« zur Verarbeitung.Die Faserrichtung der Matten oder auch das Arrangement der Matten zueinander im Laminat entscheidet über die Eigenschaften des Kohlefaserteils. So lassen sich etwa Werkstücke laminieren, die keinerlei Wärmedehnung aufweisen. Die enorme Festigkeit erhält das fertige Kohlefaserteil durch den Laminatverbund der einzelnen Schichten, die durch das Harzgefüge daran gehindert werden, sich gegeneinander zu verschieben. Wie stabil so etwas sein kann, beweisen die Formel 1-Monocoques - in einer Alu-Zelle hätte Schumi seinen Donington-Crash wohl kaum überlebt. Ein genereller Nachteil: Mikrorisse im Laminat - egal ob Faserbrüche oder voneinander gelöste Schichten -, etwa nach Schlageinwirkung, müssen nicht offensichtlich sein, können aber zum plötzlichen Bruch führen, weshalb gecrashte Bauteile im Wasserbad ultraschallgeprüft werden sollten.Die Herstellung eines Kohlefaser-Teils erfordert leidlichen Aufwand. Zunächst muß nämlich ein Modell, die sogenannte Positiv-Form, gebaut werden. Rund um diese entsteht dann die Negativ-Form, die im Fall gewünschter Hinterschneidungen am Bauteil aus vielen Teilen bestehen kann. Grundsätzlich sind Bauteile aller Formen denkbar, wobei der Konstrukteur den Faserverlauf immer der Belastung entsprechend zu planen hat. Die letztliche Fertigung zeigt die Bildreihe unten in anschaulicher Reihenfolge.In der Regel sind Kohlefaserwerkstücke teurer als solche aus isotropen Werkstoffen wie etwa Metallen, was nicht nur am stets großen Arbeitsaufwand, sondern auch am teuren Werkstoff liegt - bei 100 Mark pro Quadratmeter Einzellage kommt schnell ein erkleckliches Sümmchen zusammen. Dafür gelingen dünnwandige, großvolumige Bauteile von enormer Festigkeit und niedrigstem Gewicht - der Rahmen der Carbo Tech-916 etwa spart fast vier Kilogramm gegenüber dem Serienpendant, ist gegen Biegung 100 Prozent, gegen Torsion (Verwindung) fast 50 Prozent steifer.Was wäre erst, wenn Teile nicht nur ersetzt, sondern das ganze Motorrad anders konstruiert würde? Warum nicht beispielsweise ein Rahmen-Monocoque, das gleichzeitig als Verkleidung dient? Oder mit Faserverbund-Pleueln? Dank immer besserer Fasern und immer beständigerer Matrix-Kunststoffe eröffnen sich ständig neue Möglichkeiten. Es bleibt spannend - die Ära Kohle hat gerade erst begonnen.

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