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DAS PROJEKT 3.7

Die Entwicklung des CANYON-REKORD-RENNRADS

Das leichteste Rennrad der Welt – gleiche Gene wie der Canyon F10 Carbonrahmen.

Vermeintliche Grenzen nicht akzeptieren – die Herausforderung annehmen. Auf der Eurobike 2004 präsentierte Canyon in Zusammenarbeit mit Hans Christian Smolik das leichteste Rennrad der Welt. Basierend auf dem Canyon F10 Carbonrahmen und mit ultraleichten Parts ausgestattet, wiegt das komplette, fahrfertige Rad sensationelle 3784 Gramm. Zukunftsweisende Technologien, die zeigen, was mit konsequenter Entwicklungsarbeit erreicht werden kann. Viele der eigens für diesen Technologieträger gefertigten und zum Patent angemeldeten Komponenten sind für eine zukünftige Serienproduktion vorgesehen. Das Ultimate CF 9.0 SL, das die Gene des Project 3.7 in sich trägt, zeigt mit 6,4 kg, was mit edelsten Tuningparts bei höchster Fahrsicherheit und Stabilität in der Serie zurzeit möglich ist. Dank des Project 3.7 Rekordrades wird diese Grenze in Zukunft weiter nach unten verschoben.

Beschreibung von Hans Christian Smolik

Auf der Basis unseres F10-Rahmens habe ich versucht, für Canyon ein möglichst leichtes Rennrad aufzubauen. Die Arbeit ist als Studie und technischer Grenzgang zu sehen. Neben dem Einsatz superleichter Serienteile musste ein Großteil der Komponenten von Hand gefertigt werden. Die Materialauswahl erfolgte dabei nicht nach wirtschaftlichen oder herstellungstechnischen Gesichtpunkten, vielmehr hatten das Gewicht und handwerkliche Umsetzbarkeit Vorrang. Als Konstrukteur ist man bei einer Aufgabe dieser Art gezwungen, über den Tellerrand hinaus zu schauen und auch neue Wege zu gehen. Dabei gewinnt man auch Erkenntnisse, die in die serielle Herstellung von Fahrradkomponenten einfließen. So waren Naben, Bremse und Schaltung von vornherein als Vorserien-Versuche geplant. Ebenfalls zur Erprobung habe ich als Ersatz für das 6061er Aluminium mehrfach eine Magnesium-Knetlegierung mit einer Festigkeit von 320 N/mm² eingesetzt.

Im Folgenden nimmt Hans-Christian Smolik Bezug auf die einzelnen Komponenten des Rekordrades und zeigt anhand dieser die revolutionäre Entwicklung der Studie.

Rahmen (Canyon) 818g und Gabel (Canyon) 260g
Der F10-Rahmen wurde in Zusammenarbeit mit einem Faserverbund-Institut entwickelt. Dabei wurden in vielen Details komplett neue Wege gegangen. So versteift beispielsweise das querovalisierte und abgeflachte Sattelrohr die Tretlagersteifigkeit um mehr als 20%.

Der, von “tour“ diagnostizierten, geringen Gabelschaftsteifigkeit bei herkömmlichen Rennradcarbobgabeln begegneten wir mit einem trompetenförmigen Gabelschaft, der im Bereich des unteren Steuerlagers einen Durchmesser von 38 mm besitzt. Wie bereits bei der Motivation-Gabel (ebenfalls trompetenförmig, aber passend für 1 1/8“ Steuersätze) verlaufen die Kohlefasern bei dieser neuen Gabel nahtlos vom Schaftrohr über den Gabelkopf in die Gabelbeine. Für gute Spurstabilität und Fahrkomfort sorgen „schlanke“ Gabelbeine in „Oversize-Dicke“.

Für das Rekordrad hat der 970 Gramm leichte Serienrahmen in Rahmengröße 58 eine Sparlackierung bekommen. Die Ausfallenden sind aus Carbon mit einem Magnesiumeinsatz für die Laufradaufnahme. Bei den Einsätzen für den Steuersatz und Tretlagerung wurde ebenfalls Alu durch Carbon ersetzt. Das Gewicht des Rahmens konnte damit auf 818 Gramm reduziert werden.

Auch die Gabel bekam nur einen Hauch von Klarlack. Ausfallenden, Innenklemmung und Konus-Adapter für den Steuersatz sind wiederum aus Magnesium gefertigt. Damit konnten wir die Seriengabel auf 260 Gramm abspecken.

Steuersatz (Canyon) 73g
Beim Steuersatz mussten wir etwas Gewicht draufpacken, da bereits die nackten Schrägkugellager 49 Gramm auf die Waage brachten. Dafür kann (wie in der Serie) das untere Lager mit 52 mm Durchmesser aber auch die Fahrbahnstöße besser und dauerhafter „verdauen“. Der Rest zu den 73 Gramm ging auf das Konto der Alu-Einstellschraube, einem oberen Abschluss-Spacer und den Carbon-Einstelldeckel.

Sattelschelle (Smolik) 8g
Handgemacht kamen hier eine Alu-Schelle und eine Titanschraube zum Einsatz, die zusammen 8 Gramm wiegen. Durch das ausgedünnte Material wirkt die Schelle übrigens wie ein Spannband und übt einen gleichmäßigen Druck auf die Sattelstütze aus.

Kurbel (Propeller Titan) mit Innenlager 296g
Bei der vom Gewicht her konkurrenzlosen Propeller-Kurbelgarnitur (komplett mit Innenlager 330 Gramm) habe ich den Kurbelstern durch ein Carbon-Exemplar ersetzt und auf die Lagerschalen ganz verzichtet. Dazu musste ich zunächst die Carbon-Tretlageradapter des Rahmens in einer Spezialform anfertigen, um die Rovings entsprechend der Belastung verlegen zu können und innen auf die 31 mm Durchmesser der Kugellager zu kalibrieren. Das Endgewicht lag schließlich bei 296 Gramm.

Vorbau (Syntace) getunt 88g | Lenker (Schmolke) 125g
Bei Lenker (125 Gramm) und Vorbau (88 Gramm) konnten wir mit Schmolke und Syntace auf bewährte Serienprodukte zurückgreifen, wobei ich den Vorbau durch meine fest in den Gabelschaft eingeklebte Klemmhülse im Kontaktbereich mit dem Gabelschaft noch etwas ausdrehen konnte.

Bremsgriffe (Smolik) 94g
Bei Bremsgriffen und Bremshebel aus Carbon (zusammen 94 Gramm) habe ich Kohlefasergewebe um einen vorher hergestellten Gipskern gelegt und mit einem Textilband fest angedrückt. Nach dem Aushärten wurde der Gipskern ausgebohrt. An den Befestigungsstellen und Drehgelenken wurden die Griffe dann noch mit eingeklebten Alu-Büchsen versteift. Ebenfalls aus Carbon habe ich für den rechten Bremsgriff zudem eine Halterung für einen gerasterten Magnesium-Schalthebel in den Griff eingeklebt.

Kettenblätter (Tune Carbon) getunt 72g
Mit ausgefeilten Kettenblättern aus Aluminium sind minimal 85 Gramm zu realisieren. Da andere Leichträder bereits mit Carbon-Kettenblätter aufgebaut wurden, konnten auch wir der Versuchung nicht widerstehen. Die eingesparten 13 Gramm gehen aber sicherlich zu Lasten der Dauerhaltbarkeit und der Verschleißfestigkeit. Selbstgefertigte, kurze Kettenblattschrauben schlagen noch mit weiteren 8 Gramm zu Buche.

Pedale (Speedplay) 75g
Mit 75 Gramm ebenfalls konkurrenzlos leicht sind die verbauten Aerolight-Pedale, bei denen eine runde Kunststoffrolle auf der Titanachse gleitgelagert ist. Der etwas höhere Adapeter unter dem Schuh übernimmt dann die Klick-Funktion.

Kette (Connex) 232g
Hier haben wir uns für die Connex-Kette mit hohlgebohrten Titanbolzen entschieden, die auf 232 Gramm kommt und damit rund 50 Gramm leichter ist als die 10fach-Kette von Campagnolo.

Reifen (Tufo) 229g
18 mm Tufo-Reifen mit 109 und 110 Gramm.

Ritzel (TA 12-18) getunt 78g
Die Original TA-Aluritzel sind im Bereich des Kassettenkörpers 3,4 mm dick und ließen sich nach oben hin zu den 1,8 mm breiten Ritzelzähnen noch etwas abdrehen. Inklusive einer gekürzten Abschlussmutter in diesem Fall 78 Gramm das gerade noch vertretbare Endresultat.

Umwerfer (Shimano-Dura Ace) getunt 65g
Der guten Funktion wegen haben wir uns für den Dura Ace-Umwerfer entschieden, den ich durch eine Titanschraube und Feilarbeiten auf 65 Gramm erleichtern konnte.

Laufräder (Carbon-Felgen/Smolik-Naben) 823g
Die Laufräder (zusammen 823 Gramm) sind auf Reynolds-Schlauchreifenfelgen aus Carbon (212 und 224 Gramm) aufgebaut. Dazu habe ich als Vorserien-Versuch eine 18 Loch-Vorderradnabe (54 Gramm) von Hand gefertigt. Für die Redialeinspeichung verfügt sie über 6 mm „Fleisch“ über den Speichenlöchern als Sicherheit gegen Flanschausrisse. Sie ist mit vier Kugellager ausgestattet, um auch dauerhaft höheren Belastungen standzuhalten. Die Endstücke sind aus Magnesium.

Auch die 24 Loch Hinterrad-Kassettenabe (130 Gramm) ist ein Vorserien-Versuch. Sie hat modifizierte Hügi-Sperrklinken und eine Carbonachse. Die Achse ist aus unidirektional verlegten Rovings und besitzt eine größere Steifigkeit als eine gleich dimensionierte Alu-Achse. Die Rundheit der Achse wird durch die Magnesium-Endstücke sowie durch dünne Aluhülsen im Bereich der Kugellagersitze gewährleistet. Der Kassettenkörper ist auf 29 mm ausgedreht und mit Magnesium für den äußeren Kugellagersitz aufgefüttert.

Die Spannachsen (zusammen 15 Gramm) sind aus 5 mm-Flugzeugaluminium gedreht. Eine Gegenmutter aus Magnesium ist fest auf die Achse geklebt, die andere Gegenmutter zum Spannen der Achse mit einem 5 mm-Inbus versehen.

Eingespeicht ist das Vorderrad mit 18 verchromten, nicht mehr lieferbaren Prym-Speichen aus meinem Material-Archiv. Sie haben einen Durchmesser von 1,8 mm und sind in der Mitte auf 1,4 mm abgesetzt. Da für die Hinterrad-Gegenseite beim Hinterrad bogenlose Kopfspeichen nötig waren, habe ich den etwas schwereren Laserspeichen von Sapim den Vorzug gegeben.

Probleme machte übrigens das Einlegen der Speichen in die Carbonfelge. Die lediglich 7,8 mm großen Löcher im Felgenbett ermöglichten nur ebenso große Unterlegscheiben für die Speichennippel. Diese drückten sich bei hoher Speichenspannung leicht außen auf der Carbonfelge ab. Daher habe ich nach der Präsentation in Friedrichshafen die Nippellöcher auf 10 mm aufgerieben und größere Scheiben mit einem Spezialwerkzeug sowohl in Umfangrichtung wie auch in Richtung Bremsflanken vorgebogen.

Bremsen (Smolik) 96g
Heutige Dualpivot-Bremsen mit einem Hebelverhältnis um 1,3 bis 1,5 wiegen so um die 160 Gramm. Also galt es hier etwas leichteres zu finden. Vorgaben: Alu durch Magnesium ersetzen, im kritischen Bereich große Abmessungen vorsehen und mit kleinen Bremsmaßen ein möglichst großes Übersetzungsverhältnis zu bekommen. Heraus kam die gestreckte Form der „X-Brake“ mit innen liegenden Federn, die damit automatisch im Bereich des größten Biegemomentes überdurchschnittlich voluminös ist. Gabel und Hinterbau wurden für ein Bremsmaß von 38 mm „tiefer gelegt“. Damit können die 47 und 49 Gramm-Bremsen nun mit mittelmäßig guter Bremswirkung aufwarten.

Schaltung (Smolik) 56g
Bei der Schaltung war ebenfalls ein Vorserien-Versuch geplant. Gedacht hatte ich an eine Zweizüge-Schaltung, um nicht gegen eine Feder anzuarbeiten. Betätigt sollte die Schaltung mit einem Schaltrad im Bremsgriff werden, um Patentstreitigkeiten mit Shimano und Campagnolo zu umgehen – obwohl ich der Ersterfinder der Schrittschalt-Betätigung im Bremsgriff war. Schwenk- und Abstützkopf der Schaltung sind erneut aus Magnesium. Die Parallelärmchen und die Schaltschwinge baute ich aus Carbon und kam mit Mini-Einstellschrauben auf insgesamt 56 Gramm.

Bei der Montage stellte sich heraus, dass eine Rasterung zwecklos ist, da die Züge erheblichen Totgang aufwiesen. Kräftig vorgespannt war der Totgang weg, aber auch die Leichtgängigkeit der Bedienung – das Schaltrad war kaum von Hand zu bewegen. Das Schaltrad musste durch einen kurzen Schalthebel ersetzt, die Rasterung aufgegeben werden. Die Schaltung ist zwar funktionstüchtig, das Prinzip wird aber von Canyon nicht weiter verfolgt.

DAS PROJEKT 3.7

Die Teile im Einzelnen:

Rahmen: Canyon 818g
Gabel: Canyon 260g
Steuersatz: Canyon 73g
Sattelschelle: Smolik 8g
Kurbel: Propeller Titan mit Innenlager 296g
Vorbau: Syntace 88g (getunt)
Lenker: Schmolke 125g
Bremsgriffe: Smolik 94g
Züge: Smolik 35g
Sattel+Stütze: Smolik 138g
Kettenblätter: Tune Carbon 72g (getunt)
Kettenblätterschrauben: Smolik 8g
Pedale: Speedplay 75g
Kette: Connex 232g
Schnellspanner: Smolik 15g
Reifen: Tufo 229g
Ritzel: TA 12-18 78g (getunt)
Umwerfer: Shimano-Dura Ace 65g (getunt)
Schalthebel: Smolik 6g
Laufräder: Carbon-Felgen/Smolik-Naben 823g
Bremsen: Smolik 96g
Schaltung: Smolik 56g
Spacer: Smolik 22g
Kleber/Luft/Lenkerband: 35g
Aufkleber+Führung:   4g
Das sensationelle Ergebnis:   3751g

Pure Cycling.