Intro
Vor kurzer Zeit hatte ich das Privileg die Produktion von Basso Bikes im Veneto in Italien besuchen zu dürfen. Der Besuch war zusammen mit meinem Vater Hans Wüthrich, als Rennshop Wüthrich Mitarbeiter, anlässlich des 40-Jahre Jubiläums von Basso.
Die Produktion der Basso Carbon Rahmen ist auf zwei Standorte verteilt; in einer Lokalität werden die Rahmen laminiert, ausgehärtet & gebondet, in der zweiten werden die Rahmen lackiert und grafische Elemente aufgebracht. Der Bericht ist so auch in zwei Teile aufgesplittet; nicht wegen der zwei Standorte, aber weil die Produktion der strukturellen Teile und die Oberflächenbehandlung solch verschiedene Kompetenzen verlangen, solch verschiedene Ansprüche haben und Wirkungen auslösen.
Basso Bikes Carbon Rahmen Laminierung
Basso Bikes ist und war über die letzten Jahre sehr öffentlich was die Struktur ihrer Kohlefaser Verbundstoff (i.e.S. Carbon) Rahmen angeht. Schon seit geraumer Zeit publizieren sie ganz offen die Lay-Up Spezifikationen ihrer Rahmen, Schicht für Schicht. Auch das Modul und die Art der Fasermatten die gebraucht werden geben sie für jeden Rahmen auf ihrer Website preis, wie unten im Bild am Beispiel des Diamante SV zu sehen ist.
Bild 1: Layup Spezifikationen Diamante SV Rahmen
Warum tun sie das? Weil sie stolz auf Ihre Arbeit sind, und weil sie Kompetenz zeigen wollen in der Verarbeitung von Kohlefaser Verbundstoffen… und weil sie überhaupt eine der wenigen Firmen sind die selber noch wirklich wissen wie genau ihre Rahmen aufgebaut sind.
Um es gleich vorweg zu nehmen; Basso arbeitet in Partnerschaft mit der Firma welche die Carbon Rennrad Rahmen laminiert, eine Partnerschaft die schon über 20 Jahre anhält. Die Firma produziert ausser den Basso Bikes Rennrad Rahmen z.B. auch die Carbon Hinterradschwinge für Ducati und Teile für die Auto- und die Rüstungsindustrie. Die Arbeit für die Rüstungsindustrie ist ein Grund dafür, dass während des Besuchs keine Fotos gemacht werden durften. Die einzigen Bild- & Videoaufnahmen der Rahmenproduktion stammen von Basso, wie z.B. das Video hier unten:
Video 2: Basso Carbon Rahmen Produktionsvideo
Wer die Anlagen und die Arbeitsweise dieser Kohlefaser Spezialisten sehen durfte weiss weshalb Basso die Partnerschaft so sehr schätzt und behütet. Selten kann eine Fahrrad Firma auf solch ein hohes Niveau der Produktionsqualität zurückgreifen wie hier.
Den Anfang im Qualitätsprozess macht die Negativ Rahmenform aus Carbon welche in Eigenfertigung aus mehreren Schichten eines speziellen werkzeugfähigen Hochtemperatur Kohlefaserverbundstoffes hergestellt wird. Für eine flexible Produktion und die Herstellung von Kleinserien ist das ideal; von der Fabrikation des Werkzeugs, zur Handhabung während des Einlegens der Carbon Matten in die Form bis zum Aushärten des Rahmens hat die Verbundstoffform im Kleinseriengebrauch eigentlich nur Vorteile.
Bild 3: Einlegen der Pre-Preg in die Carbon Negativform
Lay-Up
Das Lay-Up nennt man das «auflegen», oder applizieren und formen, der Carbon Matten (i.e.S. Pre-Preg) in ein eigentliches Patchwork welches die Form des Rahmens annimmt. Der Prozess von der Entnahme der Fasermatten aus dem Industrie Tiefkühler, über das präzise zuschneiden der Pre-Preg auf einem grossen CNC gesteuerten Laserschneideroboter bis zum Prozess der Handlaminierung findet alles in einem extrem sauber gehaltenen und präzise klimatisierten Fertigungsraum statt.
Bild 4: Laserschneideroboter schneidet die Carbon Matten zu
Die Temperatur und Luftfeuchtigkeit werden genau kontrolliert im Raum um gute Verarbeitbarkeit zu ermöglichen und ein frühzeitiges aushärten oder die Aufnahme von Feuchtigkeit der Fasermatten zu vermeiden. Für das Formen des Rahmens werden Positiv-Werkzeuge wie auch die vormals erwähnten Carbon Negativ Halbschalenformen verwendet um innen wie aussen möglichst perfekte und glatte Oberflächen, ohne Faltenbildung, zu erreichen, was sehr wichtig ist um einen möglichst leichten Rahmen mit sehr hoher Stabilität zu erreichen.
Aushärten im Autoklav
Hier kommt nun etwas das meines Wissens einzigartig ist in der Fahrrad Industrie; in meinen 13+ Jahren die ich in der Fahrrad Industrie arbeite habe ich noch nie einen Autoklav zu Gesicht bekommen.
Bild 5: Der Autoklav von innen. Durch die roten Luftschläuche wird ein Vakuum gezogen, der Autoklav erzeugt einen Überdruck
Aus gutem Grund, denn Autoklaven sind extrem teuer und werden deshalb meist nur für die Luftfahrtindustrie, Formel 1 oder ähnliches gebraucht wo sie aufgrund von sehr hoher Qualitätsanforderungen und Sicherheitsbestimmungen absolut unabdingbar sind.
Im Autoklav wird die Atmosphäre; Überdruck, Unterdruck (i.e.S. Vakuum), Temperatur und Feuchtigkeit sehr präzise kontrolliert. Im Fall von Basso wird der Rahmen, fest verschraubt im Negativwerkzeug, und in einen Vakuum Sack gesteckt. Durch einen Anschluss an den Vakuumsack wird ein Vakuum gezogen. Durch das zuführen von Hitze und Überdruck im Autoklav wird die Carbon Struktur des Rahmens während des Aushärtens optimal komprimiert und Luft- oder Feuchtigkeitseinschlüsse welche im Gebrauch zu Delamination (i.e.S. Bruch zwischen Faserschichten) führen könnten werden vermieden. Ausserdem kann im Autoklav der gesamte Zyklus vom Erwärmen zum Aushärten und Abkühlen der Rahmen effizient vollzogen werden was Verformungen während des Aushärtungsprozesses vorbeugt.
Das Resultat ist ein qualitativ extrem hochstehender Rennradrahmen der innen wie aussen zu glänzen weiss. Da Lufteinschlüsse vermieden werden gibt es keine Ausgasungen, was sogenannte «Pinholes» und andere Oberflächendefekte vermeidet. Der Rahmen muss somit nur noch minimal verputzt werden bevor es weiter geht zum «bonding» und lackieren geht.
Bonding Vorder- & Hinterbau:
Das vordere Rahmendreieck, welches als Monocoque laminiert wird, und die Hinterbauteile werden zuerst als vier separate Teile laminiert und anschliessend in einem Bonding Prozess mit Hilfe von speziellem Zweikomponenten Kleber und Carbonstreifen fest verbunden. Wichtig hier: Der Hauptrahmen und die Hinterbauteile haben «Stutzen» und «Anschlüsse» an den Enden welche ein formschlüssiges Zusammenfügen erlauben wo der Epoxy und die Carbonstreifen dann noch unterstützend wirken. Alle drei Aspekte der Verbindung, Formschlüssigkeit, Verklebung und wie sauber gearbeitet wird, sind wichtig. Ein kontrolliertes aushärten im Ofen komplettiert den Rahmen, bringt diesen in die finale Form.
Abtragendes bearbeiten:
Ganz zum Schluss folgt mit dem spanenden Bearbeiten ein wichtiger Schritt um Ruhe im Fahrwerk zu behalten. Tretlager- und Steuerrohr Lagersitze werden auf CNC Centern maschinell bearbeitet um die Lagersitze in die vorgegebenen Mass- & Lage-Toleranzen zu bringen. Basso arbeitet mit 100% Carbon Rahmen, ohne Aluminium Inserts. Die Faserstruktur muss also bearbeitet werden, was nicht ganz einfach ist. Auf der anderen Seite vermeidet Basso so, dass die Aluminium Inserts sich mit der Zeit von Rahmen lösen können und es anfängt zu knarzen.
Das war’s vom ersten Teil der Basso Rennrad Rahmen Produktion. Im zweiten Teil folgt die Oberflächenbehandlung; das Lackieren und das Anbringen von weiteren grafischen Elementen.
Grafisches Material:
- Layup Spezifikationen Diamante SV Rahmen: Basso Bikes (2017) Diamante SV Frame Technology [Online] Verfügbar unter: http://www.bassobikes.com/bicycles/diamante-sv/diamante-sv-blue-fluo-orange.html (4.Juni 2017).
- Bilder & Videos 2 – 5: Verfügbar unter: http://www.bassobikes.com/workshop.html (7. Juni 2017).
