Brust: Schäden an CFK-Bauteilen erkennen und reparieren

„Oft wird über nicht gesichert feststellbare Schäden, ungenaue Prüfmöglichkeiten, über unsichere zerstörungsfreie Prüfungen bis hin zu Spekulationen über schädigende Auswirkungen von mikroskopischen Zwischenfaserbrüchen diskutiert. Unbezahlbar wären solche Prüfungen, ebenso würden Dekore die Messung maßgeblich beeinflussen.

Aus Unwissenheit oder Unsicherheit gegenüber modernen Prüfmethoden rät man oftmals zu Unrecht rein zur äußeren Begutachtung anhand von Spuren an Rahmen oder Bauteilen. Dieser Rat ist schlichtweg falsch und für den Verbraucher unter Umständen sogar gefährlich!

CFK-Bauteile werden nicht nur in der Fahrradbranche seit Jahrzehnten eingesetzt. Man hat aus verschiedenen Bereichen Entwicklungs-, Erprobungs- und Serviceerfahrungen, die man nutzen kann. Als Beispiel kann man den Flugzeug- und Fahrzeugbau oder auch den Rennsport nennen. Aber auch im Fahrradbereich sind sehr gute Erfahrungswerte vorhanden.

Welche Aussage braucht der Verbraucher wirklich? Was ist praxisrelevant? Was sind Prüfmöglichkeiten, die zuverlässig eine Aussage treffen lassen? Was ist verständlich?

Grundsätzlich lässt eine sinnvoll gewählte Kombination von verschiedenen Prüfmethoden eine sichere Aussage über die Produktsicherheit von CFK-Bauteile unabhängig von der Konstruktion zu. Der Nutzer oder auch Kunden von Gutachtern möchten eine Aussage, ob das Produkt weiterhin sicher genutzt werden kann oder ob ein Schaden vorliegt und dementsprechend gehandelt werden muss (Reparatur oder Austausch). Tiefergehende Analysen sind vorerst daher zweitrangig zu betrachten.

Reparaturen können von Spezialisten durchgeführt werden. Oftmals sind diese auf den ersten Blick fast nicht sichtbar. Es trifft zu, dass mikroskopische Kleinstschäden, wie Zwischenfaserbrüche, sehr schwer zu entdecken sind. Diese spielen aber erstmal für die nutzerbezogene Bewertung eine untergeordnete Rolle.Erst wenn ein Schaden eine gewisse Größe erreicht hat, kann es Auswirkungen auf die Sicherheit und Lebensdauer des Produktes haben. Diese Größenordnung ist durchaus mit modernen Methoden zu erkennen. Dazu zählen die Computer Tomographie (CT) mit möglichen hohen Auflösungen im 2D und 3D Bereich, die Impuls-Thermografie und in Grenzen Ultraschalluntersuchungen. Besonders aussagekräftig sind Kombinationen eines dieser Verfahren mit Steifigkeitsprüfungen.
Zu den häufigsten Schadensmöglichkeiten zählen unabhängig von äußeren Einwirkungen und der Konstruktion beispielsweise Delaminationen, Harzanhäufungen, Wanddickenunterschieden, Blasenbildungen, Risse oder Faserbrüche auch im Inneren der Struktur.

Ein Steifigkeitskatalog nach Modell und Größe macht durchaus Sinn. Dieser kann aber nur als grobe Referenz gelten. Beispielsweise können Hersteller, ohne dies bekannt zu machen (oder unwissende Importeure), das Lay-up im gleichen Modelljahr ändern. Dadurch ändert sich auch die Steifigkeit. Diese ändern sich aber auch durch normale Produktionstoleranzen. Um ausschließlich an Hand dieser Werte einen Rahmen zu beurteilen, müssen die Werte für alle ausgelieferten Bauteile vor und nach dem Ereignis bekannt sein. Zudem muss gewährleistet sein, dass die Wiederholgenauigkeit des Prüfaufbaus sehr gut ist. Bei massenproduzierten Artikeln ist dies praktisch nicht umsetzbar. Ein Rahmen wird auch im Laufe seines Lebens "weicher", ohne dass ein Schaden vorliegt. Wann ist der Steifigkeitsverlust normal und was ist zu viel?

Produktionsbedingte Varianzen in der Fertigung von CFK-Bauteilen machen die Sachlage komplizierter. Auch durchaus gewollte Faserverläufe können als Fehler erscheinen. Hier ist die Erfahrung des Prüfers maßgebend. Es kann auch sinnvoll sein, alternative Prüfungen vorzunehmen, wenn eine Prüfung einen Fehler zeigt.

Da kein CFK Bauteil fehlerfrei ist, müssen oft unterschiedliche Vorgehensweisen angewendet werden. Beispielsweise Thermografieuntersuchungen zusammen mit Steifigkeitsmessungen. Unterschiedliche Steifigkeitsprüfungen können oft zusammen genommen nicht nur zeigen, ob ein sicherheitsrelevanter Fehler vorliegt sondern auch den betroffene Bereich eingrenzen.

Unfallschäden die sich an Bauteilen aus Metallen mit Dellen oder Verformungen zeigen, kommen an CFK-Bauteilen nicht vor. CFK-Bauteile verformen sich nicht. Die Fasern brechen und dies unmittelbar, oftmals ohne Ankündigung, aber sie bleiben nie dauerhaft verformt wie es Metalle tun. In der sogenannten Stress/Stain-Kurve ist der Yield- und Bruch-Punkt gleich.

Fakt bleibt, dass es Möglichkeiten gibt, durch zerstörungsfreie Prüfmethoden sichere und aussagekräftige Bewertungen von CFK-Bauteilen im Schadensfall vornehmen zu können.
Auch Reparaturen an CFK-Bauteilen sind möglich. Dies ist in Relation zu den Bauteilpreisen auch bezahlbar und sinnvoll, muss aber im Einzelfall abgewägt werden.
Fakt ist aber auch, dass die Prüfmethode bzw. die Kombination der Möglichkeiten für das Produkt im Einzelfall sinnvoll gewählt werden muss. Erfahrungen in dem Bereich sind sehr wichtig für die Ergebnisinterpretation.

velotech.de setzt seit Jahren kombinierte Steifigkeitsmessungen an CFK Rahmen- und Gabeleinheiten ein und hat damit gute Erfahrungen gemacht. In komplizierteren Fällen wird auf die Impuls-Thermographie oder CT in Kooperation mit spezialisierten anerkannten Prüfinstituten zurückgegriffen. Auch in Kooperation mit Herstellern werden für das Produkt geeignete Verfahren eingesetzt, die für die Serien- und Marktüberwachung wichtig sind.

Zudem beschäftigt die velotech.de GmbH drei öffentlich bestellte und vereidigte Sachverständige für Fahrradschäden und -bewertung und kann auf einen großen und langjährigen Erfahrungsschatz aus der Praxis zurückgreifen."