Das Problem
Klassische Rennräder aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) sind sehr schwer zu recyceln. Das Hauptproblem hierbei bildet die duroplastische Matrix, also der Kunststoff, in dem die Fasern eingebettet sind. Während der Herstellung werden die Fasern mit einem Harzsystem wie Epoxydharz getränkt. Durch eine exotherme Reaktion fänt dieses Harz dann an, auszuhärten. Während dieses Vorgangs bilden sich lange Polymerketten, die sich engmaschig miteinander verknüpfen. Durch diese Verknüpfungen ist eine thermische Umformung nach dem Polymerisationsprozess durch Erwärmen nicht mehr möglich. Im Hinblick auf das Recycling von CFK bedeutet das, dass für die Rückgewinnung der unter hohem Energieaufwand hergestellten Fasern ein Auflösen der Matrix durch thermische oder chemische Prozesse notwendig ist.
Neben den Schwierigkeiten im Hinblick auf das Recycling stellt auch die Reparatur eines beschädigten Rahmens eine Herausforderung dar. Abhängig von der Art und Schwere der Beschädigung ist eine Repratur zwar durch Herunterschleifen und Überlaminieren des defekten Laminats prinzipiell möglich, allerdings bringt eine Reparatur auch eine Veränderung der Eigenschaften wie Steifigkeit und Gewicht und damit auch des Fahrgefühls mit sich. Am Ende bleibt bei vielen Fahrern, die in der Regelnur ein eingeschränktes Wissen über Faserverbundwerkstoffe, eine Restunsicherheit bestehen. In der Praxis bedeutet dass, das viele nach einem schweren Sturz ihren Rahmen vollständig ersetzen. Zwar bieten viele Marken einen starken Rabatt im Falle eines sogenannten "crash-replacements" an, doch bedeutet die Ersetzung des defekten Rahmens noch immer eine starke finanzielle, im Endeffekt aber auch ökologische Belastung. An dieser Stelle ist noch anzumerken, dass Fahrradrahmen aus Aluminium oder Titan in der Regel deutlich schwerer zu beschädigen sind, gemeinhin aber aufgrund der schlechten Schweißbarkeit keine Reparaturen für diese Art von Fahrradrahmen angeboten wird.
Während der Entwicklung des Lifecycle's lag der Fokus auf dem Ende des Lebenszyklus und dem Thema Reparatur. Vor diesem Hintergrund wurde anstelle eines monolithischen Rahmens auf ein gemufften Rahmen gesetzt. Die Konzeptidee sieht vor, dass sich defekte Komponenten, z.B. eine gebrochene Sattelstrebe, herauslösen und ersetzen lassen. Im Schadensfall ist also nur ein Teil anstelle des ganzen Rahmens zu ersetzen. Daraus folgen weniger Kosten für den Radfahrer, weniger Abfälle, die dem Recycling zuzuführen sind und weniger Emissionen, die die Umwelt belasten.
Der Nachfolgende Artikel befasst sich umfänglich mit der Projektdurchführung angefangen von der Finanzierung, über die Entwicklungsarbeit bis hin zur finalen Fertigung eines Prototypen.
Entwicklung
Die Wahl des Thermoplasten
Um die bereits in der Einleitung beschriebenen Probleme duroplastischer Matrixwerkstoffe zu umgehen, fiel die Entscheidung, eine thermoplastische Matrix zu nutzen sehr schnell. Der Grundgedanke hierbei war sich die Warmumformbarkeit dieser Werkstoffgruppe zu eigen zu machen. Solange man also eine geeignete Wärmequelle zur Verfügung hatte, galt das Herauslösen defekter Rohre durch Einschmelzen des Kunststoffes als gelöst. Neben der Reparatur war auch immer der Einsatz recycelter Carbonfasern zur Reduktion des ökologischen Abdruckes eines der Kernanliegen. Auch hier erschienen Thermoplaste als die vielversprechenderee Kunststoffgruppe, da die Fasern von Beginn an in dem Kunststoff eingebettet sind und die textilen Halbzeuge dadurch deutlich höhere Festigkeiten und damit eine bessere Verarbeitbarkeit versprechen.
Die Auf diese Entscheidung fußende Wahl des richtigen Kunststoffes, war allerdings deutlich schwieriger. Letztendlich kam während der Entwicklung eine Polyamid 6 Matrix zum Einsatz, für das Prototyping auf jeden Fall die richtige Wahl.