Neues Material - Neue Rahmenform

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Zwischenbericht

Die Arbeiten in der Werkstatt von Fahrradbaustolz sind bald fertig. Alle Rohre, Verbindungsteile, Ausfallenden, ect. sind passend zugeschnitten und bereit für das Laminieren. Ab jetzt werdet Ihr hier wieder regelmässig Einträge zum aktuellen Stand des Projektes finden. Am 9. Februar 2011 werde ich meine abgeschlossene Maturarbeit abgegeben, der Blog wird aber weitergeführt.

Meine Vorgehensweise in der Werkstatt in den letzten zwei Monaten war wie folgt:

Ausmessen der Rahmengeometrie

Im ersten Schritt ermittelte ich zusammen mit Robert Stolz, die für mich beste Sitzposition. Auf einem Aussmessgerät konnte ich verschiedene Haltungen austesten, um so meiner Wunschgeo näher zu kommen.
Bei meinem Fahrrad wurde das Tretlager mit einer Absenkung von 50mm zur Nulllinie (Linie zwischen den beiden Radachsen) eher hoch gewählt, um auch mit einer sich immer drehenden Kurbeln Kurven scharf schneiden zu können.
So wählte ich einen Kompromiss zwischen Bahn- und Strassengeometrie, die einen guten Geradeauslauf und ein genügend wendiges Fahrverhalten verspricht.
Die genauen Geometriedaten folgen noch...

Auswahl der geeigneten Bambusstangen

Als nächstes habe ich 
aus den verschiedenen Rohren, nochmals Danke an Hortima, die mir den Bambus gesponsert haben, geeignete Stücke ausgesucht, die ich der Stabilität und Optik wegen noch mit dem Bunsenbrenner erwärmte. Weiter definierte ich auf Grund meiner speziellen Sattelklemmung, bei der das Oberrohr durch das Sitzrohr führt, das dickste Rohr als Sitzstange. Da die Bambusstangen immer 3 Meter lang sind konnte ich für das Unterrohr den Rest des Rohres verwenden. Das gleiche gilt für den Hinterbau der aus nur einem Rohr entstanden ist.

Weiter ging es mit dem Oberrohr, durch welches später die Sattelstützführung gesteckt wird und somit bei einer 27.2mm Stütze mindestens um die 33mm Durchmesser haben muss. 

Als angemessene Dicke wurden in verschiednen Blogs 35mm (Aussendurchmesser) für das Hauptrahmendreieck mit Mindestwandstärke 3mm angegeben und 25mm für die Ketten-/Sitzstreben mit Mindestwandstärke 1.5mm.



Die genauen Angaben folgen noch...

Zeichnen des Planes

Da wir nun die Fixdaten und Rohrdurchmesser wussten, konnten wir einen "Eins-zu-Eins-Plan" zeichnen. Hier ist das Tretlager der Fixpunkt und von wo wir die zuvor ausgemessenen Abstände zum Sattel und zum Lenker zeichneten. Ausgehend von diesen drei Punkten wurde anschliessend der Rahmen gezeichnet. Dabei ist es wichtig, neben den zuvor ausgerechneten Fixdaten, wie Steuerrohr-, Sitzrohrwinkel, Tretlagerabsenkung, noch weitere entscheidende Dinge zu beachten.

Faktoren zur Zeichnung meines Plans

-Hinterrad muss im Hinterbau genug Platz haben
-Füsse und eingelenktes Vorderrad dürfen nicht kollidieren
-Vorderrad darf nicht an Unterrohr anstossen
-genügend Sattelstützauszug
-waagrechtes Oberrohr
-möglichst wenig Gabelspacer

Innenmuffen und Ausfallenden

Die Konstruktion meines Rahmens basiert auf Stahlinnenmuffen in den Tretlager- und Steuerlagerverbindung.

Tretlagerinnenmuffe

Für das Tretlager lötete ich in eine klassische Tretlagermuffe kurze Rohrstücke ein, sodass eine passende Innenmuffe entsteht. Diese kurzen Rohre wurden zuvor auf den Innendurchmesser des Gehäuse zugefräst. In die Zapfen für den Hinterbau musste ich kleinere, dem Bambus angepasste Rohrstücke reinlöten, die ich anschliessend bei heissem Rohr richtete, um die erwünschte Hinterbauhöhe und -breite zu treffen. Natürlich klappte es nicht beim ersten Anlauf und so musste ich einige Male den Rahmen in die Lehre einspannen, erkennen in welche Richtung ich korrigieren muss, ausspannen, das Lot heiss machen, korrigieren und die Muffe im Säurebad von Flussmittel befreien.

Steuerrohrinnenmuffe

Im Gegensatz zum Tretlager beschloss ich, das Steuerrohr zu schweissen, oder besser gesagt, von Stefan schweissen zu lassen. Sauber und vorallem genau zu schweissen ist sehr anspruchsvoll und verzeiht einem Anfänger weniger Fehler als das Löte. Folglich hätte sich ein Schweisscrashkurs und die dafür aufgewandte Zeit für drei Schweissnähte nicht gelohnt. Deshalb verzichtete ich bei meiner Maturarbeit auf das erlernen dieser Tätigkeit und freue mich über perfekte Schweissraupen.


Doch gab es Komplikationen, die sehr viel Zeit kosteten. Der Insert für das Oberrohr musste zweimal angeschweisst werden, da ich ihn beim ersten Versuch falsch gefräst habe. Konkret heisst das: Mit Trennscheibe Rohrstück abschneiden, abschleifen bis zum Steuerrohr, neues Rohr zu schneiden, fräsen, schweissen. Doch das ist noch nicht alles, denn der falsche Winkel führte beim Einspannen in die Rahmenlehre zu einem gerissenen Oberrohr. Dieses konnte ich durch ein noch vorhandenes Rohr ersetzen, welches glücklicherweise nahezu die selben Masse aufweist. Dennoch musste ich erneut Rohr ablängen, Steuerrohrrundung fräsen, Sattelstützeninsertloch fräsen, was doch einige Zeit kostet.

Ausfallenden

Die Ausfallenden mussten wegen dem Starrgang horizontal sein und so wählte ich Bahnausfallenden. Diese besassen bereits Lötansätze, auf die ich kleine Rohrstücke löten konnte. Da aber die Sitzstreben einen grösseren Innendurchmesser besitzen, als der durch die Ausfallenden vorgegebene Durchmesser, kamen oben noch zwei grössere Röhrchen hinauf. So muss ich weniger Klebstoff verwenden. Die Ausfallenden haben den Vorteil, dass die Lötvorrichtungen ein wenig nach aussen versetzt sind, was mehr Platz für den Hinterreifen bringt.

Anpassen der Rohre

In diesem Arbeitsschritt fräste ich die Rohre jeweils passend auf das Gegenstück zu. Die Stellen, an der gefräst wurde, umwickelte ich mit fest angezogenem Klebeband. Das hat den Vorteil, dass beim Durchstich auf der anderen Seite das Rohr weniger bis gar nicht ausfranst. Wenn ich das Rohr bei einem Knoten klemmen musste, wickelte ich das Rohr für eine gleichmässigere Belastung in ein Tuch.
Beim Oberrohr fräste ich nicht nur auf den Steuerrohrdurchmesser. Auch vergrösserte ich den Innendurchmesser um ungefähr 1mm, um es extakt dem Insert anzupassen. In das Unter- und Sitzrohr investierte ich etwas mehr Zeit, da ich diese Aussparungen mit dem Dremel gemacht habe. So konnte ich mich langsam an die geplante Form rantasten.

kleiner Riss bei der Verbindung Sitzrohr - Oberrohr

Sattelstützklemmung

Wie schon erwähnt mache ich eine etwas unkonventionelle Konstruktion für die Fixierung der Sattelstütze. Das Prinzip ist einfach, die Umsetzung schwierig. Der Grundgedanke ist, das ich das Oberrohr durch das Sitzrohr laufen lasse, von oben an der Stelle, an der es im Sitzrohr ist, ein Loch durch das Oberrohr fräse und dort dann ein Stahlrohr reinstecke, in welchem schlussendlich die Sattelstütze sein wird und von Hinten durch das Oberrohr geklemmt werden kann. In einem späteren Post werde ich euch meine Überlegungen präsentieren, wie ich eine Lösung gefunden habe und diese umsetze.

Probelaminat bei Ganz Yachting 3

Nachdem die Verbindungen ausgehärtet sind, ging es daran, zu testen, wie gut sie halten. Dazu spannten wir sie in eine Maschine ein, mit der man durch das Drehen eines Rades einen Block rausdrücken konnte. Ich achtete darauf, wie streng es ging das Rad zu drehen und betrachtete anschliessend die Bruchstelle. Das Glasfasergewebe hatte sich am Besten gehalten und deshalb werde ich es auch am Velo verwenden.
Bei den Laminerten Verbindungen trat das Problem auf, dass das Bambus vor dem Laminat kaputt ging und ich deshalb mit dem Druckpunkt direkt an die Kontaktstelle gehen musste.
Hier möcht ich euch einige Bilder und anschliessend die Videos dazu zeigen.

Probelaminat bei Ganz Yachting 2

Nachdem das Harz über Nacht gut ausgehärtet war, nahm ich das Klebeband ab und begann das überschüssige Epoxy mit dem Dremel wegzumachen. Weiter schliff ich mit normalem Schleifpapier ungefähr 10 cm an allen Seiten der Verbindung weg, da das Laminat nur auf der glatten Oberfläche des Bambus schlecht haftet.

Durch zu festes Anziehen im Schraubstock entstand ein Riss!

Zwei dieser drei "Sprossen" laminierte ich, um anschliessend ihre Stabilität überprüfen zu können. Eine mit Glasfasermatten und die Andere mit Glasfaserrovings. Wie schon erwähnt wurde mir von Jens mehrfach dazu geraten die erstegenannte Technik zu verwenden. Ich konnte mir aber schlecht vorstellen, das man die Matten und Gewebe passgenau in die Ecken legen kann. Also entschied ich mich, Beides zu testen und dann zu entscheiden.


Bei beiden Varianten des Laminierens war der erste Arbeitsschritt identisch. Erneut trug ich eine dünne Schicht Klebstoff auf und machte einen Füllmittel, indem ich Baumwolle und ein spezielles Pulver hinzugab und damit eine Hohlkehle ausfüllte.
Anschliessend legte ich ein Glasfasergewebe mit gut verziehbaren Maschen 45º Grad zum Bambus, da die Kraftübertragung so am Besten gewährleistet wird. Dadurch, dass die Fasern lose ineinander sind, lässt sich das Gewebe gut an die Klebestelle anbringen.

Laminieren mit Roving

Nachdem der erste Schritt ausgeführt war, begann ich damit Glasfasern in Rovingform möglichst so um das Bambus zu wickeln, dass die Fasern vom angehefteten Stück zum Grundrohr verlaufen. Nur so können sie das Rohr auf Zug sichern. Dies sauber auszuführen und die Rohre gespannt zu binden, stellte sich als sehr schwierig heraus, da ich sie nirgends befestigen konnte, wenn ich sie von oben nach unten ziehen wollte. Dies ist der entscheidende Nachteil der Rovinge.
Ich band das Glas jeweils trocken um das Bambus und betupfte es mit dem Pinsel, um es mit Epoxy zu tränken. Um die Fasern noch zusätzlich an das Bambus zu drücken umwickelte ich diese mit Klebeband, was sich im Nachhinein als nicht so klug herauststellte, da es sich nicht, wie hier beschrieben, gut ablöste, sondern extrem klebte und ich so keine vernünftige Sicht auf das getrocknete Laminat hatte.

Laminieren mit Gewebe

Diese Art der Laminierung erwies sich als besser, da ich die Matten ohne Probleme an die Stangen legen konnte und die Faserrichtung schon vorgegeben ist. Wir klebten verschiedene Matten auf, um den verschiedenen Kräften, die wirken werden entgegen zu halten. Ich ging wieder wie bei den Rovings vor. Auflegen, betupfen bis die Fasern getränkt waren. Als alle Schichten drauf waren, kam noch zum Abschluss das Abrissgewebe. Man legt es auf das feuchte Laminat, damit man nach dem aushärten nicht mit dem Schleiffpapier dieses bearbeiten muss, sondern ohne die Fasern zu bschädigen diese Schicht abreissen kann und eine zur Weiterverarbeitung schön angeraute Oberfläche vorfindet.

Bambus Design by Musashi

Via Musashi - The Design Bicycle Company