Carbon Lenker selber bauen

[Coal_Master]

Servus zusammen, ich möchte hier mal mein Projekt vorstellen, daß sich nun mittlerweile über ganze zwei Jahre zieht und schon unzählige Arbeitsstunden verschlungen hat

Hier der fertige Lenker Stemit, 15mm Vorbaulänge, 795mm Breite, Gewicht zwischen 240-275gr, kommt ganz auf die gefahrene Bremse an, Trickstuff z.B. benötigt mehr Material, gebaut aus über 50 Einzelteilen aus 150gr/m² UD Prepregmaterial:


Wir sind eine BBS Biketruppe aus dem Allgäu und immer auf der Suche nach dem optimalen Fahrwerk, Bike, Reifen, Dämpfer, Bremse usw.
Aber beim Lenker und beim Vorbau war bei 35mm Vorbaulänge irgendwann das Ende der Fahnenstange erreicht.

Mit Interesse habe ich die Artikel und Ausführungen vom Rulezman gelesen und verfolgt, aber der Vorbau konnte uns nicht überzeugen, weil er einfach arg viel in der Höhe aufbaut und somit für uns nicht zu gebrauchen war. Wir haben die letzten Jahre einen eigenen Fahrstil entwickelt, wir hängen bergab, egal wie steil das Gelände auch ist, voll über dem Lenker, um max. viel Druck auf den Vorderreifen generieren zu können.

Wir haben uns also zusammen gesetzt und überlegt was wir eigentlich wollen.

Max. 15mm Vorbaulänge
Griffbereich soll in der Mitte vom Steuerrohr liegen.
Max. 10mm Rise
Wenig Upsweep
Wenig Backsweep
780-800mm Breite
Max. 35mm Durchmesser

Aus diesen Überlegungen ist dann folgender Lenker entstanden.

 

[Coal_Master]

Rechts sieht man einen aufgesägten Lenker mit einem Einsatz aus dem 3D Drucker, diesen habe ich einfach mal schnell umgewurstelt und ihn ans Bike gebaut zum probesitzen.
Dann habe ich einen billig Carbonlenker gekauft der ein paar von unseren gesuchten Eigenschaften mitgebracht hat, wenig Rise, wenig Upsweep und Backsweep, den Rest sollte der Umbau bringen. Diesen habe ich dann in unsere gewünschte Position gedreht und den Ausschnitt für die Umbauarbeiten markiert.

 

[Coal_Master]

Dann ging es weiter, einen Alueinsatz für den Lenker gefräst und Alubuchsen für die Carbon Klemmen.

 

[Coal_Master]

Der Alueinsatz wurde in den ausgesägten Lenker geklebt, mit einigen Lagen Carbon zu laminiert und am Ende noch komplett mit Rovings umwickel. Dann habe ich ein mit Trennmittel versehenes Stück Steuerrohr in die Ausfräsung gelegt und das ganze wurde verpresst.
Hinterher alle Gewinde nachgeschnitten, den Lenker komplett geschliffen und etwas poliert.

 

[Coal_Master]

Dann ging es weiter und die Befestigungsklemmen wurden gewickelt, hier habe ich einfach gedrehte Alubuchsen mit getränkten Carbonrovings umwickelt. Endgewicht der Schellen lag dann somit bei 5 gr.
Zugfestigkeit bei ca. 2000Kg.

Den grossen Nachteil der Konstruktion kann man auf den ersten Blick erkennen, die Schrauben werden sehr stark auf Biegung belastet, deswegen wurden es dann auch Hochfeste Schrauben.

 

[Coal_Master]

Dann ging es zum Kumpel Vecnum und dort haben wir die Steifigkeit vom Eigenbau Lenker mit einem bestehenden Lenker verglichen und dokumentiert.

Hier war der Laminator deutlich steifer (20%) als der verglichene Lenker.

 

[Schihim]

wow heftiges projekt!!!!!
hält das auch? da hätte ich nämlich meine bedenken.
ein anderer ansatz: beim lenker den ausschnitt aussägen und dann eine zweiteilige alu muffe konstruiren und fräsen.

 

[Coal_Master]

Hier ein paar Bilder vom fertigen Lenker:

Wir sind damit unserer Wunschvorstellung schon relativ Nahe gekommen, vieles bergab im steilen Gelände ging leichter, die Balance auf dem Rad hat sich verbessert, das Überfahren von Oberschenkeldicken Wurzeln klappte wesentlich einfacher, hier besteht ja oft die Gefahr, dagegen zu bummsen und dann hebelt es einen einfach aus, jeder in der Gruppe entwickelte sich damit nochmals ein paar Prozentpunkte nach Vorne.

Aber irgendwie konnte das noch nicht alles gewesen sein, der Lenker war ja eher ein Versuchsobjekt aus zusammengestückelten Teilen, aber nicht jeder war gleich geworden und das Ding sah schon etwas seltsam aus.

 

[Coal_Master]

wow heftiges projekt!!!!!
hält das auch? da hätte ich nämlich meine bedenken.
ein anderer ansatz: beim lenker den ausschnitt aussägen und dann eine zweiteilige alu muffe konstruiren und fräsen.

Ja hat bis heute alles gehalten, einen habe ich versucht zu zerstören, hat nicht geklappt.

 

[Coal_Master]

Dann kam der Herbst 2023 und mit dem Herbst landete ein 3D Drucker mit vielen Ideen bei mir im Keller.

Also erst mal einen komplett neuen Lenker am CAD konstruiert mit allen Details die wir haben wollten.

Klemmung seitlich, damit die Schrauben nicht permanent auf Biegung belastet werden.
Möglichst aus 3 Teilen, damit der Lenker günstig und schnell mit fertigen Rohren in verschiedenen Breiten hergestellt werden kann.
Endlich mit unserer eigenen Wunschgeometrie.
10mm Rise
780mm Breite
5 Grad Backsweep
3 Grad Upsweep

 

[Coal_Master]

Schnell war eine Form erstellt und gedruckt.
Hier das Modell

Hier das Ergebnis, laminiert mit 200er Kohle Köpergewebe.
Die Form wurde in einen Vakuumsack gesteckt und ins Innere habe ich einen Folienschlauch geschoben und mit dem Vakuumsack abgedichtet.
Die Dicke hat in der Mitte pro Formhälfte 3mm betragen und ist nach Aussen dann auf 2mm reduziert worden.

 

[Coal_Master]

Das Ding war noch nicht perfekt, ich hatte ziemliche Probleme mit dem Aufblasen der Form von Innen, es gab kein geeignetes Material, daß die Ausdehung in den Klemmbereich des Lenkers überlebt hatte.
Somit habe ich zweimal Ausschuß gebaut, bis dann der erste Brauchbare Prototyp aus der Form genommen werden konnte.

Natürlich wurden alle Lenker von uns ausgiebig getestet und auch nicht verschont.
Siehe Video, aber bei der ersten Fahrt mit dem neuen Ding war es schon sehr komisch, es war sehr schwierig sich auf die Strecke zu konzentrieren, jede Sekunde konnte ja der Lenker brechen

 

[Ducki]

Ausschauen tut er super! Respekt vor so einem Projekt. Danke, dass Du das mit der Community teilst

 

[Teppichmesser]

Respekt "Laminator"

 

[Coal_Master]

Ich habe mich dann im Netz umgesehen nach geeigneten Ballons, Fahrradschläuchen, Folienschläuchen, usw. aber es war nichts brauchbares zu finden. Es war schier zum Verzweifeln und ich wusste nicht mehr weiter.

Dann fiel mir der Kollege Miro ein, der Carbon Spezialist hier im Forum schlechthin, diesen habe ich dann kontaktiert und ihm mein Projekt geschildert.
Der war komplett begeistert von dem Projekt und hat ziemlich viel aus dem Nähkästchen berichtet.

Er hat mich dann überredet, aus Festigkeitsgründen einen einteiligen Lenker herzustellen.
Des Weiteren sollte ich auf eine Hochfeste UD Faser gehen, somit kann der Lenker wesentlich leichter gebaut werden, trotz weniger Material in der Form.

Das Ergebnis war dann die Anfertigung dieser Form und der Einlegeteile:

 

[scylla]

Danke für die Dokumentation dieses spannenden Projekts!

Schade, dass mir die technischen Möglichkeiten im Keller und auch der Mut fehlen, das nachzumachen.
Vielleicht gehst du ja mal in Kleinserie mit dem Teil, eure Lenkergeo könnte mir gefallen

Hattest du mal die Möglichkeit, einen von den Eigenbau-Laminaten auf einen Prüfstand zu schnallen und bis zum Versagen zu bringen? Die Steifigkeits-Messwerte ggü dem Stock Lenker wären auch noch interessant, falls du die teilen möchtest!

Warum Körper-Gewebe und nicht UD?

 

[Coal_Master]

Danke für die Dokumentation dieses spannenden Projekts!

Schade, dass mir die technischen Möglichkeiten im Keller und auch der Mut fehlen, das nachzumachen.
Vielleicht gehst du ja mal in Kleinserie mit dem Teil, eure Lenkergeo könnte mir gefallen

Hattest du mal die Möglichkeit, einen von den Eigenbau-Laminaten auf einen Prüfstand zu schnallen und bis zum Versagen zu bringen? Die Steifigkeits-Messwerte ggü dem Stock Lenker wären auch noch interessant, falls du die teilen möchtest!

Warum Köper-Gewebe und nicht UD? Hab das mal verbessert

Jetzt arbeite ich mit UD Prepregs, aber das Köper war zu Beginn in die komplexe Form besser einzulegen, dazu aber mehr die Tage, der Umgang mit den Prepregs war ein langer, schmerzhafter Prozess.
Natürlich hat das Köper nur die halbe Festigkeit vom UD.
Zu deiner Info, Scylla, ich habe einen Testlenker, den ich dir demnächst für mehrere Wochen zuschicken kann.
Wenn er dir zu Breit ist, dann kannste ihn auch gerne kürzen.
Und ja, ein Lenker geht die Tage zu einem Bekannten Hersteller, Testen bis er bricht.
Und Kleinserie gibt es schon, mittlerweile habe ich 13 Stück vom Stemit gebaut, pro Lenker brauche ich mittlerweile 3,5-4 Stunden.
Hier die Vergleichswerte Scylla:

 

[scylla]

Mega, danke für das Angebot! Da sag ich natürlich nicht nein

 

[PORTEX77]

Warum Körper-Gewebe und nicht UD?

In schwarz wärs was gscheits

Super Projekt @Coal_Master

Und gut gefahren eh

 

[Coal_Master]

Nachtrag, der Laminator V1 sah am Ende natürlich schon besser aus, hier ein finales Bild:

 

[Edith L.]

Sehr cool!

 

[Coal_Master]

Dann ging es weiter.
Die Formhälften wurden mit 800er Nassschleifpapier geschliffen und poliert, alle notwendigen Bohrungen angebracht. Das 800er ergibt dann am fertigen Lenker eine hochglänzende Oberfläche.
3D Druckteile aus Temperaturbeständigem Kunststoff zum Schlauch Aufblasen wurden erstellt und das Material wurde bestellt, erstmal sollte eine Rolle mit 10m Material genügen.
https://www.r-g.de/art/192150050-UUD-PP
Dann habe ich zwei Pappschablonen für die Formhälften geschnitten und nach Rücksprache mit Miro einen Verlegeplan vom Material erstellt.
Der Lenker wurde auf die Hälfte der Breite(400mm) auf 300Kg max. Belastung gerrechnet, das hat eine Wandstärke von 2,7mm in der Mitte und eine von 1mm am Lenkerende ergeben. Hier habe ich dann alle 10cm das Material entsprechend abgestuft, mit 800mm Länge wurde begonnen und in der Mitte sind die Teile dann noch 200mm lang, jedes Teil, ausser den 5 800mm Teilen, wird in der Länge minimal kürzer geschnitten als das zuvor eingelegte, so kann sich keine Stufe oder Sollbruchstelle einschleichen.
In der Mitte und am Lenkerende wurden auch noch diagonal geschnittene Teile zueinander versperrt eingelegt, um auch dort die Torossionskräfte und die Klemmkräfte der Bremsen und Griffe aufnehmen zu können und natürlich die Klemmung am Gabelschaft.
Das ergab dann am Ende ca. 32 Teile pro Formhälfte.
Die Unterseite wird mit 1cm Übermaß eingelegt und steht auch entsprechend über die Formränder, die Oberseite wurde bündig an der Formhälfte abgeschnitten.
Hier ein Lenker aufgeschnitten:

Das Zeichnen und Zuschneiden war schon eine Schweinearbeit, aber ich wusste noch gar nicht, was beim Einlegen noch auf mich zukommen sollte. Insgesamt kann man pro Lenker 2,9m Material veranschlagen.

 

[Geisterfahrer]

Wahnsinn!
Absolut faszinierend, zumal, wenn man von Carbonverarbeitung -wie ich - Null Ahnung hat.

Das ist weit über Hobbybastlerniveau.

 

[Coal_Master]

Dann kam der Tag an dem es losgehen sollte mit dem Einlegen der Schichten.
Die Formen waren gewachst und poliert, die Teile lagen bereit, ich hatte alle Zeit der Welt, die Prepreg Teile sind ja 3 Monate bei 20 Grad Celsius haltbar.
Im Keller wars schön warm, Licht war genügend da, meine Bike Kumpels saßen mir quasi im Nacken und wollten schon alle einen Lenker V2.

Das weiße Silikonpapier liess sich sofort entfernen und ich fing in der Mitte der Form an, genau an der Bohrung vom Steuerrohr. Am Prepreg habe ich dieses Loch auf ca. 26mm ausgeschnitten, der Stempel mit 28,6mm sollte dann mit viel Übermaß hinterher durchgeschoben werden.
Die erste Schicht aufgelegt, Mist, Bohrung nicht gescheit getroffen, nomml raus, verdammt das ganze Gewebe päppt fest und verschiebt sich komplett ineinander beim Abziehen...
Irgendwann lag die erste Schicht mit viel Luftblasen und viel Ausrichterei und ich wollte dann Final die blaue Schutzfolie abziehen, um die nächste Lage einzulegen.

Fingernägel zu kurz, auf Dauer zu wenig Licht(alter Sack mit Kontaktlinsen), daß ging soweit daß ich meine Brille aufsetzten musste um irgend einen Ansatz der Folie zu erwischen, Stecknadeln waren das Werkzeug der Stunde.

Was soll ich sagen, nach glatten 5 Stunden war die erste Formhälfte endlich fertig belegt, die Blasen sollte dann der Schlauch mit 6Bar Druck beseitigen.
Die zweite Hälfte schaffte ich schon in 4 Stunden, ich war fast am Verzweifeln und wollte einfach alles an die Wand klatschen.
Dann Butyl Schlauch mittig eingelegt, Überstande vom Carbon um den Schlauch geklappt und beide Formhälften geschlossen.
Verstiften und Verschrauben war einfach, den Schlauch aufgepumpt mit 6Bar und rein damit in die Temperkammer.
Die Temperkammer besteht aus zwei Styroporboxen vom Metzger für warme Leberkäsesemmel, zwei 60Watt Glühbirnen von früher heizen mir in 6 Stunden das Ding langsam ohne Steuerung aber mit der richtigen Temperaturrampe auf 90 Grad auf, dann 6 Stunden Temperatur halten und langsam abkühlen lassen.
Nach 5 Stunden den Deckel geöffnet und den Druck an der Form geprüft.
Verdammt, Druck weg, Loch im Schlauch, also Schlauch rausgezogen, neuen eingezogen und aufgepumpt, Kawumm, wieder Schlauch geplatzt, ich hatte es vorher ohne Prepreg Material getestet und alles war gut.
(scheinbar zu kurz) Diesesmal liess sich kein neuer Schlauch einziehen, daß Zeug ging nimmer aus der Form raus, also fertig backen und am nächsten Tag den Ausschuß aus der Form holen.

Ich wollte einfach nur noch aufgeben und alles in die Tonne hauen.
Soviel zum Hobbybastler @Geisterfahrer

 

[Coal_Master]

Eine Nacht drüber geschlafen, daß Ding aus der Form geholt, sah gar nicht schlecht aus und schon war ich wieder motiviert.
Nochmals beim Hersteller über die genaue Verwendung der Prepregs nachgelesen.
......zum Abziehen der blauen Folie einfach Kältespray verwenden.....
Viele Youtube Videos angeschaut, die bilden sinnvolle Stapel aller Gleichteile und legen dann das Paket ein, Form am Besten auf 40 Grad vorwärmen, verhindert Blasenbildung.........

Da war nur noch das Problem vom Schlauch.

Jetzt legen ich den Schlauch so in die Form wie abgebildet und zum Druck verteilen am vorderen Lenkerbereich, verwende ich ein gedrucktes PTEG Formteil, dieses hilft mir dabei, daß in der Mitte des Lenkers kein Knick im Laminat entsteht. So wird nun jeder Bereich in der Form komplett durch den Schlauch angepresst und der Schlauch kann nicht mehr Platzen, weil er sich nicht mehr soweit ausdehnen muss.