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Dec 29, 2023

Cannondale SuperSix EVO: Konstruktionsdetails

Leichter, steifer, stärker und aerodynamischer Von Matt Pacocha Veröffentlicht: 6. Mai 2011 um 11:30 Uhr Cannondale bezeichnet sein neues SuperSix EVO als Weiterentwicklung des aktuellen Fahrrads. Während alles daran ist

Leichter, steifer, stärker und aerodynamischer

Von Matt Pacocha

Veröffentlicht: 6. Mai 2011 um 11:30 Uhr

Cannondale nennt sein neues SuperSix EVO eine Weiterentwicklung des aktuellen Motorrads. Obwohl behauptet wird, dass alles an ihm besser ist – Gewicht, Steifigkeit, Festigkeit, Nachgiebigkeit und Aerodynamik –, geben sie zu, dass es aus dem SuperSix-Stammbaum hervorgegangen ist, was bedeutet, dass es sich um einen Allround-Straßenrennwagen handelt. Hier befasst sich Matt Pacocha mit dem Konstruktionsprozess, der zur Entstehung eines so außergewöhnlichen Fahrrads geführt hat.

Das Wichtigste zuerst: Gewicht

Ein 56 cm großer SuperSix EVO-Rahmen soll nur 695 g wiegen. Während sich die von einigen Herstellern bei der Markteinführung angegebenen Gewichte später als weit von der Norm entfernt herausstellten, handelt es sich bei Cannondales Wert um ein „normalisiertes“ Gewicht, das vom externen Tester Zedler Fahrradtechnik bereitgestellt wurde.

Um sicherzustellen, dass Fahrräder verschiedener Marken genau verglichen werden können, verwendet das deutsche Unternehmen ein Protokoll, das Gramm zum reinen Rahmengewicht addiert oder davon abzieht, um Elemente wie Schaltaugen, Sattelklemmen, Steuersatztyp und sogar geneigte Rahmengeometrie (schräge Rahmen) zu berücksichtigen Ich brauche längere Sattelstützen), um sicherzustellen, dass bis auf die Komponenten alles berücksichtigt wird.

Die tatsächlichen Gewichte für den neuen EVO variieren je nach Grafik und Lackpaket. Die matte Oberfläche des Ultimate-Modells ist mit 727 g die leichteste; der klar beschichtete Rahmen, der als Basismodell mit SRAM Red verkauft wird, wiegt 750 g; und die lackierten Modelle, die Weiß enthalten, wiegen 800 g bis 810 g. Die Team-Lackierung ist das schwerste Angebot von Cannondale und wiegt etwa 60 g mehr als ein normaler Klarlack.

Der Basis-EVO wird in einem klarbeschichteten Carbon-Paket geliefert und ist mit 750 g neben dem Ultimate-Modell der zweitleichteste Rahmen

„Das Zielgewicht war nicht mein größtes Problem“, sagte Peter Denk, Technologiedirektor von Cannondale. „Die ersten Fahrräder waren sehr leicht, aber der nächste Schritt bestand darin, dem Rahmen Steifigkeit zu verleihen. Wir fügten einige Steifigkeitsfasern hinzu und erhöhten das Gewicht des Rahmens ein wenig, und so kamen wir auf den neuen Steifigkeits-Gewichts-Rekord [laut Zedler].“

Warum so leicht, fragen Sie sich vielleicht, zumal die UCI weiterhin ein Mindestgewicht für das komplette Fahrrad von 6,8 kg (15 lb) vorschreibt. Für Amateurfahrer, die nicht an die Vorschriften des Dachverbandes gebunden sind, gibt es klare Vorteile, aber auch für WorldTour-Rennfahrer gibt es Vorteile. „Es bietet den [Team-]Fahrern die Möglichkeit, ständig SRMs [Leistungsmesser] laufen zu lassen“, sagte Chris Peck, Cannondales Vizepräsident für Forschung und Entwicklung, gegenüber BikeRadar. „Sie verwenden auch gerne Alu-Lenker.“

„Wir nutzen das Team, um Produkte zu testen, auch wenn wir dafür Gewicht aufwenden müssen, damit sie es verwenden“, fügte Peck hinzu. „Wir würden nichts von dem Produkt verstehen, wenn wir spezielle Teamräder herstellen würden.“ Cannondale hat jedoch etwas Besonderes für das Team entwickelt: eine Reihe präzise kalibrierter, kunststoffbeschichteter Stahlhülsen, mit denen sie das Gewicht des neuen Fahrrads auf das UCI-Limit bringen. Sie haben sogar Schnecken entwickelt, um den unterschiedlichen Gewichten der Laufradsätze Rechnung zu tragen, die das Team verwendet, sodass sie immer am Limit sind und nicht darüber hinausgehen.

Das Schaltwerkkabel ist beim SuperSix EVO intern verlegt

Hinsichtlich der Ausstattung verfügt der EVO über ein nahezu vollständig aus Carbon bestehendes Design. Das einzige gefundene Metall befindet sich in der Sattelklemme, der Umwerfernabe und dem Schaltauge. Die Steuersatzschalen und Ausfallenden bestehen aus Kohlefaser und der Rahmen nutzt das Press-Fit30-Design von SRAM, sodass auch er ausschließlich aus Kohlefaser gefertigt werden kann. Aber die bloße Beschreibung des Funktionsumfangs wird der Tatsache, wie viel Arbeit in den neuen EVO-Rahmen geflossen ist, nicht gerecht.

Besonders zufrieden ist Cannondale mit dem neuen Design der hinteren Ausfallenden. „Das EVO-Kettenstreben-Ausfallende ist völlig hohl“, sagte Denk. „Im Vergleich zu einem der leichtesten Rahmen auf dem Markt sparen wir allein durch diese Technologie 34 g [17 g pro Seite]. Darüber hinaus verlaufen unsere Fasern entlang der Kettenstrebe durch die Außenseite des Ausfallendes, sodass die Steifigkeit höher ist als bei einem Ausfallende mit Stollen. Es ist eine Schlüsseltechnologie, die diesen Rahmen so leicht macht.“

„Ich erinnere mich, wie Peter das sehr früh im Projekt entdeckte und mich ganz aufgeregt anrief und sagte: ‚Ich habe ein völlig neues Konzept für einen Aussteiger‘“, sagte Peck. „Ich sagte: ‚Das ist ein wirklich kleines Metall- oder Carbonteil. Wie viel Gewicht kann man einsparen?‘ und er sagte: „17g pro Seite“. Und ich wusste; das ist eine Menge. Bei einem Carbonrahmen auf diesem Niveau kämpft man manchmal um 1 g, 2 g oder 3 g – 17 g pro Seite, das ist fantastisch.“

Steifer, stärker, geschmeidiger und aerodynamischer

Während viele Unternehmen leichte Fahrräder bauen können, geht dies oft mit einem Kompromiss in Bezug auf Steifigkeit oder Festigkeit einher. Cannondale sagt, dass sie dies beim SuperSix EVO vermieden haben. Basierend auf archivierten Testdaten von Zedler soll das neue Fahrrad das beste Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis der Branche aufweisen. Cannondale behauptet, die Torsionssteifigkeit des Vollrahmens sei im Vergleich zum SuperSix um 20 Prozent gestiegen. Laut Vand ist es damit ihr bislang präzisestes und bergab bestes Bike.

Cannondale sagt, dass das neue Fahrrad auch stärker ist als das SuperSix, eine Behauptung, die durch die Verwendung von Ballistic Carbon der Marke untermauert wird – einem Material, das bei ihren Mountainbikes zum Einsatz kommt und aus dem die superleichten Modelle Flash und Jekyll hergestellt werden. Die Hauptstruktur des Materials besteht aus einer Mischung hochfester Fasern, die ursprünglich für ballistische Körperpanzerung entwickelt wurden. Die hochfeste Faser wird dann mit hochmoduligen Fasern „abgestimmt“, die in einer komplizierten Stufenform entlang der Seiten der Rohre verlegt werden, um präzise konstruierte Steifigkeitseigenschaften zu bieten.

Schließlich werden diese beiden „Leistungsfasern“ über eine andere Faser mit höheren Dehnungseigenschaften gelegt; Diese dritte, innerste Schicht fungiert als eine Art Sicherheitsnetz, das sich verbiegt, anstatt zu brechen, wenn die spröderen Außenschichten versagen. Das Ergebnis ist laut Cannondale, dass das EVO noch stärker ist als sein Arbeitspferd CAAD9-Aluminiumrahmen. Das Unternehmen gibt an, dass der EVO vor einem Jahr weitgehend fertiggestellt war und alle CEN-Tests bestanden hatte. Da er jedoch einen ihrer internen Festigkeitstests knapp nicht bestanden hatte, arbeiteten sie noch ein Jahr daran, bevor sie ihn zum Verkauf anboten.

Die Speed ​​Save-Streben des EVO sind drastisch abgeflacht

Das EVO verfügt über ein neues Design, das Cannondale „Speed ​​Save“ nennt und das als eine Art Mikrofederung für das Fahrrad fungiert. Dieser konstruierte Flex, der direkt vom Flash-Mountainbike stammt, wird in zwei Schlüsselbereichen des Fahrrads eingesetzt: an den Ausfallenden (sowohl an der Gabel als auch an der Kette/den Sitzstreben) und im Sitzrohr. „Wir nutzen Speed ​​Save nicht für den Fahrerkomfort, sondern eher für die Leistung des Motorrads“, sagte Peck. „Die Federung in einem Formel-1-Wagen dient nicht dazu, dass sich der Fahrer wohlfühlt, sondern dazu, dass die Räder und Reifen mit der Strecke verbunden bleiben. Wir möchten, dass Rahmen und Gabel eine gewisse Nachgiebigkeit aufweisen, damit die Räder in Kontakt bleiben besser mit dem Straßenbelag harmonieren und das Gefühl des Schwebens vermitteln.“

Cannondale behauptet, dass Speed ​​Save die Beschleunigung, Rolleffizienz und den Kurvengrip des Fahrrads verbessert. Die Ketten- und Sitzstreben sind ovalisiert, sodass sie sich vertikal biegen lassen, wodurch ein Mikrofederungssystem entsteht und gleichzeitig die Seitensteifigkeit erhalten bleibt. Vom Konzept her macht es Sinn – die Rohre wollen sich im abgeflachten Bereich vertikal biegen, widerstehen aber jeglicher seitlicher Biegung im gleichen Bereich stark. Die Gabel weist ein ähnliches Design auf, und Cannondale hat außerdem die Krümmung der Gabelbeine verstärkt, um diese Biegung zu fördern, während der Versatz durch die Neupositionierung der Ausfallenden gleich bleibt.

Das Delta-Sitzrohr ist ebenfalls dem Flash entlehnt, wurde jedoch durch die Carbon-Schichtung verfeinert, sodass es mit jeder Sattelstütze verwendet werden kann; Der Flash ist auf einen proprietären Beitrag angewiesen, um ein ähnliches Ziel zu erreichen. Das Sitzrohr ist einteilig mit dem Tretlagergehäuse geformt, mit einer Laschenverbindung zum Unterrohr und einer Rohr-zu-Rohr-Verbindung mit den Kettenstreben. Es verändert sich von oben rund zu unten oval.

Ein Blick auf die ovale Verbindung zwischen Tretlager und Delta-Sitzrohr

Versteifungsfasern mit hohem Modul werden ausschließlich auf der Antriebs- und Nichtantriebsseite des Delta-Sitzrohrs verlegt, sodass es sich nach vorne und hinten biegen kann. Dieser Längsflex, der auch in den Gabelschaft und die Gabelbeine integriert ist, wird durch eine Art Korbgeflecht aus Ballistic Carbon von Cannondale in 40°- und 70°-Winkeln erreicht. (Unidirektionales Carbon weist eine extrem hohe Zugfestigkeit auf. Wenn es also vertikal entlang der Vorder- und Rückseite des Rohrs verlegt wird, verbiegt es sich nicht; durch die Neigung fördert Cannondale die Biegung in diese Richtung.)

Cannondale behauptet, durch die Reduzierung der Schlüsselrohrdurchmesser beim neuen EVO den Luftwiderstand im Vergleich zum SuperSix um 20 Prozent gesenkt zu haben. Die Verjüngung des Steuerrohrs wurde auf 1-1/8 Zoll bis 1-1/4 Zoll reduziert, was den Außendurchmesser um 11 Prozent verringert, die Gabelscheiden sind 15 Prozent dünner und das Unterrohr ist 20 Prozent kleiner, wodurch die Frontfläche kleiner wird Das neue Fahrrad und damit sein Luftwiderstandsbeiwert sinken.

Cannondale weist darauf hin, dass der Fahrer 80 Prozent der aerodynamischen Gleichung ausmacht, und obwohl sie an die Verwendung eines sehr breiten Oberrohrs glauben, haben sie dessen Form in die einer subtilen Sanduhr geändert, damit der Fahrer seine Knie näher an das Oberrohr bringen kann Rohr, um eine Tretposition in Kniestellung zu ermöglichen. Unabhängig von der aerodynamischen Auswirkung wird diese Form aus biomechanischer Sicht von vielen Fahrern geschätzt, insbesondere wenn sie mit den Knien in die Pedale treten und dazu neigen, mit großen Oberrohren in Kontakt zu kommen.

Ingenieurskunst hinter der Carbon-Konstruktion

Cannondale hat sich beim EVO hauptsächlich für runde Rohre entschieden, weil sie glauben, dass diese eine bessere Mischung aus Steifigkeit und Aerodynamik bieten als quadratische Rohre. Der Rahmen besteht aus drei Abschnitten: einer einteiligen Baugruppe aus Oberrohr, Steuerrohr und Sitzrohr; eine Sitzrohr- und Tretlagerösenkomponente; und eine einteilige Monocoque-Ketten- und Sitzstrebeneinheit.

Um ihr Zielgewicht zu erreichen, müssen die Rahmenbauer von Cannondale sicherstellen, dass die Carbonschichten präzise platziert werden und während des Formprozesses dort bleiben, wo sie platziert werden. Um diese Präzision zu erreichen, verwenden sie einen vorgeformten EPS-Dorn (expandierbares Polystyrol), der in Latex getaucht ist. Die Kohlenstofflagen werden unter Spannung über den Dorn gelegt, damit sie an Ort und Stelle bleiben, und der Latex dient dann im Aushärtungsprozess als expandierbare Formblase.

Die Abschnitte werden dann mit der Methode verbunden, die Cannondale für die Kräfte, denen die Verbindung oder das Rohr ausgesetzt ist, als am besten geeignet erachtet. Das Unterrohr ist über eine Laschenverbindung mit dem Tretlager verbunden, was zwar schwer, aber sinnvoll ist. Durch die Verdoppelung der Wandstärke an einem konstruierten Punkt des Unterrohrs über die Lasche können laut Cannondale die Verformung des Rohrs und die daraus resultierende Torsionsbiegung selbst bei den aggressivsten professionellen Sprintern drastisch reduziert werden. Anscheinend hatten sie Prototypen von Rohren mit „Versteifungsringen“ an der Innenseite entwickelt, erkannten jedoch, dass die Lasche den gleichen Effekt hatte, aber gleichzeitig auch als Verbindung diente.

Für das PressFit30-Tretlagergehäuse des EVO wird eine durchgehende Carbonschicht verwendet

Die Befestigung der Ketten- und Sitzstreben erfolgt im Tube-to-Tube-Verfahren, bei dem die Komponenten mit einem Industriekleber verklebt und anschließend mit Prepreg-Carbonfolien umwickelt werden. Der Schlüssel zum Konstruktionsprozess von Cannondale und der Art und Weise, wie sie das Gewicht so niedrig und die Steifigkeit hoch halten, ist jedoch ihr neuer „Continuous Carbon“-Layup. Schlaufen aus hochmoduliger Kohlefaser verlaufen von der Kettenstrebe über das Gelenk, um das Tretlager herum und dann zurück über die Verbindung, wodurch sie effektiv in eine durchgehende Schicht umgewandelt wird. Dieses „durchgehende Carbon“-Design wird auch an der Unterrohrlasche, am Sitzrohr entlang und zwischen den Sitzstreben und dem Oberrohr verwendet.

Auch beim EVO-Rahmen kommt ein zweiter neuer Layup-Prozess zum Einsatz. Das „abgestufte Schichtungsverfahren“ von Cannondale beinhaltet die Verwendung überlappender Carbon-Versteifungsschichten entlang der Seiten der Rohre. Diese Versteifungsschichten haben keine gemeinsamen Anfangs- und Endpunkte, sondern sind versetzt und präzise an den Stellen aufgebaut, an denen die Belastungen am höchsten sind. Beispielsweise können sie als nur eine Lage am Ende des Schlauchs beginnen und sich zur Mitte hin aufbauen, wo der Schlauch am meisten Widerstand gegen seitliche und torsionale Biegung benötigt.

Der Schlüssel zum System: Cannondales Kraftkarten

Das geringe Gewicht und die hohe Festigkeit des EVO sind das Ergebnis des möglichst effizienten Einsatzes möglichst geringer Materialmengen. Um sicherzustellen, dass das Fahrrad den realen Fahrbelastungen standhält, hat Cannondale „Kraftkarten“ erstellt und dabei zwei Datenbanken verwendet, auf die sonst niemand in der Branche Zugriff hat. Diese umfassen Labortests und Datenerfassung aus über 30 Jahren, einschließlich Feedback von Fahrern des Liquigas-Cannondale-Teams.

Ted Ciamillos Carbon-Gravitas-Bremse und die „Thinline“-Sitzstreben des EVO

Die Karten zeigen nicht nur typische Lastabbildungen, sondern auch die Richtung, in der die Kräfte durch die Rohre wirken. Dies ermöglicht es Cannondale, den Carbon-Layup-Plan sowie die Rohrform und -größe genau festzulegen, die dann alle mithilfe einer FEA-Analyse und im Labor getestet werden, bevor sie unter Fahrern zu Tests auf der Straße aufbrechen.

„Wir waren schon immer besessen von Tests, Effizienz und der Entwicklung des besten Produkts für unsere Profisportler“, sagte Peck. „Wir verbringen viel Zeit damit, Kräfte am Fahrrad zu messen. Unser Testlabor kann in nur wenigen Tagen eine Lebensdauer von bis zu 10 Jahren simulieren.“

Die Zukunft, jetzt

Zusätzlich zu den jetzt in Produktion befindlichen Rahmen hat Cannondale eine Version produziert, die Denk derzeit fährt und die nur 630 g wiegt. Dieses Gewicht wird durch einen völlig anderen Aufbau und neues Material erreicht, worüber Cannondale bisher Stillschweigen bewahrte.

Derzeit hat Cannondale keine Pläne, dieses Modell zu verkaufen, da das Material und die Lagetoleranzen zu kostspielig sind, um eine Massenproduktion zu ermöglichen. „Es ist so weit fortgeschritten, dass es sich gelohnt hat, es an Zedler zu schicken“, sagte Peck. „Vielleicht schafft es es in Zukunft auf den Markt, aber im Moment haben wir es als Forschungs- und Entwicklungsrahmen geschaffen, um uns selbst zu zeigen, wozu wir fähig sind und was wir für die Zukunft in Betracht ziehen können.“

Das Forschungs- und Entwicklungsmodell EVO von Peter Denk wiegt nur 630 g, inklusive Lackierung, Grafik und allem Drum und Dran

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