Leichter Leichter Leichter – Titanspeichen

Frisch im Wareneingang lagen neulich Titanspeichen der Marke CN.

Genauer gesagt das Modell Ti-Duo mit 2mm Bogen und Gewinde, einem Mittelteil mit 1,7mm Dicke und einem Gewicht von nur ca. 3,2g. Zum Vergleich: die allseits beliebte Sapim CX-Ray wiegt ca. 4,3g; die neue Superspoke wiegt ca. 3,7g. Somit wäre ein 64 Speichen Laufradsatz mit den Titanspeichen ca. 70g leichter als das Pendant mit CX-Ray. Doch wie so oft gibt es das geringe Gewicht nicht, ohne gewisse Einschränkungen in Kauf nehmen zu müssen. Um das zu erklären muss ich jetzt etwas abschweifen…

Titan hat eine geringere Dichte als Stahl (ca. 4,5g/cm³ zu ca. 7,9g/cm³), wodurch Titanbauteile mit der gleichen Geometrie wie Stahlbauteile(z.B. Schrauben) nur ungefähr die Hälfte auf die Waage bringen. Bei Speichen ist man nicht auf identische Bauteildimensionen angewiesen, womit sich auch andere Gewichtsverhältnisse ergeben. Für die Eigenschaften einer Speiche ist hier eine andere Werkstoffeigenschaft wichtig und zwar der sogenannte Elastizitätsmodul oder kurz E-Modul, welcher in MPa bzw. N/mm² (Kraft pro Fläche) angegeben wird. Dieser ist ein Vergleichsmaß für die Steifigkeit eines Materials. Bei Stahl sind das 210.000MPa. Der E-Modul für Titan ist mit 105.000MPa nur halb so groß. Vor allem bei komplexeren Bauteilen und Belastungen kann man aus dem Stehgreif wenig damit anfangen. Da Speichen aber nur auf Zug belastet werden, lassen die Steifigkeiten einfach bestimmen.

Die Zugsteifigkeit ergibt sich aus dem Produkt von Querschnittsfläche und E-Modul (E*A). Nimmt man nun eine Zugkraft (in unserem Fall die “Speichenspannung”) und teilt sie durch E*A, ergibt sich die prozentuale Dehnung des Bauteils. Als Querschnitt wird dabei der dünnste Teil der Speiche berücksichtigt. Alles verstanden? Ja, Nein, Egal 🙂

Für unsere Speichen lassen sich damit ein paar Vergleichswerte errechnen. Dazu nehmen wir mal eine Kraft von 1000N (entspricht ca. der Gewichtskraft von 100kg), was einer durchaus gängigen Speichenspannung entspricht. Damit ergibt sich eine prozentuale Dehnung, sprich Längung der Speiche. Nehmen wir eine Sapim Race mit 1,8mm Mittelteil als Standard an, ergibt sich eine Dehnung von 0,19% bei ca. 5,6g pro Speiche. Bei den Sapim Laser (CX-Ray haben eine ungefähr gleichgroße Querschnittsfläche) sind es dann schon 0,27% Dehnung bei ca. 4,3g Speichengewicht. Die neue Sapim Superspoke hat einen nur 1,4mm dünnen Mittelteil und kommt damit bei 3,7g pro Speiche auf 0,31% Dehnung. Der Unterschied zur Laser/CX-Ray ist also nicht ganz so groß. Aber hier sieht man bereits, dass diese Speichen sich um die Hälfte mehr dehnen, als die Referenzspeiche. Bei unser CN Titanspeiche ergibt sich eine Dehnung von 0,42%. Also nochmal ein Drittel mehr als die Superspoke und doppelt so viel wie die Referenzspeiche Sapim Race.

Steifigkeitswunder sind mit der CN Ti-Duo also nicht zu erwarten. Doch Wunder dieser Art, werden ja auch nicht von der Superspoke erwartet. Wer sich dieser Sache bewusst ist und dann auch noch eher in die Kategorie Bergfloh anstatt Bahnsprinter fällt, kann mit den Titanspeichen das Gewicht des Rennlaufradsatzes noch weiter drücken.

Grüße Andy

zum Vergleich: CX Ray

und Superspoke