Hightech fürs Fahrrad

Bordsteinkanten, Schlaglöcher, Trambahnschienen – Radfahrer werden oft ganz schön durchgeschüttelt. Seit einigen Jahren gibt es gefederte Sattelstützen für Profis und Freizeitradler.

Sie fangen die schlimmsten Stöße ab und bieten mehr Komfort für den Rücken. Doch für spürbar mehr Fahrkomfort muss man tiefer in die Tasche greifen. Jetzt haben Fraunhofer-Forscher eine funktionsintegrierte Fahrradsattelstütze aus Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen (CFK) entwickelt, die superleicht und äußerst wirkungsvoll ist: „Ein Hardtail-Mountainbike mit dieser neuartigen CFK-Sattelstütze fährt sich, als wäre es ein Full-Suspension-Bike“, sagt Triathlon-Weltmeister Daniel Unger nach der Probefahrt. Der Profi meint damit, dass jedes am Hinterrad ungefederte Mountainbike zum voll gefederten Komfortgefährt wird.

Nicht zuletzt deshalb wurde das Bauteil im September auf der Messe Eurobike 2009 in Friedrichshafen mit dem Eurobike Award ausgezeichnet, in Stuttgart ist die Hightech-Stütze für den AVK-Innovationspreis 2009 nominiert.

Die Sattelstütze wurde am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe entwickelt, im Fraunhofer-Innovations-cluster „KITe hyLITE – Technologien für den hybriden Leichtbau“. „Den Anstoß dazu gab der fahrradbegeisterte Kollege Sergej Belaew“, erinnert sich Gruppenleiter Oliver Geiger, der in der Abteilung von Prof. Frank Henning für die Umsetzung der flexiblen Sattelstütze verantwortlich ist.

„Das Bauteil basiert auf zwei CFK Profilen, die als Blattfederelemente wirken. Die Federsteifigkeit wurde dabei so eingestellt, dass die Verbiegung im Bereich von 10 bis 15 Millimetern liegt. Das steigert den Komfort für den Radfahrer spürbar.“ Die Außenradien der Profile wurden so gewählt, dass sie problemlos in existierende Fahrradrahmen montiert werden können. Das Sattelgestell wird gelenkig am oberen Ende der Profile gelagert, zusammen mit der Klemmvorrichtung und dem Sattel ergibt sich ein Parallelogramm.

Diese Struktur weisen bisher nur sehr teure Sattelstützen auf. Der Pluspunkt der Fraunhofer-Entwickung sind die besonderen Eigenschaften der Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe kombiniert mit einer intelligenten Bauweise, die eine deutlich spürbare zusätzliche Dämpfungs-/Federwirkung bieten. Die Verbiegung der CFK-Profile beeinflusst die Kinematik der Sattelspitze und unterstützt im Idealfall die Trittbewegung aktiv. Die Stütze mildert zudem Belastungsspitzen schon bei geringfügigen Unebenheiten – Teerflicken, beschädigte Straßenoberflächen und Kanaldeckel sind kaum spürbar. „Mehr Fahrkomfort bei 30 Prozent weniger Gewicht“, fasst Geiger die Vorteile zusammen.

Der Prototyp der CFK-Sattelstütze wurde im Resin Transfer Moulding (RTM) Verfahren gefertigt. „Zuerst zieht man die Geflechtschläuche wie einen Strumpf auf das Formwerkzeug – einen Butylschlauch – auf und streckt sie, bis der erforderliche Faserwinkel erreicht ist. Nach dem definierten Aufpumpen der Schläuche wird das Bauteil mit einem Harz/Härter-Gemisch infiltriert. Mit Beginn der Aushärtung wird der Druck in den Butylschläuchen nochmals erhöht, um eine optimale Imprägnierung zu erreichen“, beschreibt Belaew den Herstellungsprozess.

Derzeit arbeiten die Experten daran, Werkzeugtechnik und Fertigungsablauf für die Herstellung von größeren Stückzahlen zu optimieren. Die Fraunhofer-Ausgründung „carbobike“ soll künftig Produktion und Vertrieb übernehmen.