Die Schönheit und Grenzen der „Big Cams“

Je größer, desto besser, oder? Stopp, nicht so schnell. In diesem QC Lab taucht Quality Engineer Hunter Gvozdich tief in die Testwelt ein, um die Stärken und Schwächen unserer neuen Riesen-Camalots zu erforschen – die neuen Camalots #7 und #8.

Schönheit und das Biest

Die neuen C4 #7 & #8 sind riesige Camalots und gehören zu den größten auf dem Markt. Daneben sieht ein C4 #5 klein und handlich aus. Diese riesigen Biester wurden zum Absichern der gefürchteten Offwidth-Risse entworfen, wie sie am El Cap und anderen berühmten Rissklettergebieten zu finden sind. In diesem Jahr haben wir die kleinsten und größten Camalots herausgebracht, die je hergestellt wurden – die Mikrogröße Z4 #0 und jetzt diese großen Jungs. Auf den ersten Blick haben diese Größen eigentlich nichts gemeinsam, aber das stimmt nicht ganz.

Bei der Wahrnehmung der Festigkeit eines Camalot spielt die Größe durchaus eine Rolle. Es ist viel vertrauenserweckender, in einen handgroßen Camalot zu stürzen oder an ihm zu hängen, als in einen winzigen Camalot für feinste Risse. Dies gilt für die Mehrzahl unserer Größen bis zu einem bestimmten Punkt, der mit diesen extragroßen Camalots erreicht wird. In diesem QC Lab werden wir die Leistung der C4 #7 und #8 sowie des Z4 #0 untersuchen, vergleichen und zeigen, warum das Rating dieser besonders großen Camalots näher an dem der Micro-Camalots liegt, als du vielleicht denkst.

Definitionen

Bevor wir uns in die Testergebnisse vertiefen, ist es wichtig, einige der wichtigsten Definitionen zu verstehen, die durchgängig verwendet werden:

Ultimative Festigkeit (Bruchlast)

Bezieht sich auf die Last, bei der es zu einem Versagen des Camalot kommt; meistens wird dies in Kilonewton angegeben. Diese Werte ergeben sich bei einer langsamen Belastung des Camalot in verschiedenen, auf dem Ausdehnungsbereich der Klemmsegmente basierenden „Rissen“ mit einer festgelegten Größe. Damit ein Camalot, in der offiziellen Fachsprache auch Klemmgerät genannt, die CE-Anforderungen erfüllt, muss die minimale Bruchlast 5 kN betragen.

Prozentuale Retraktion & EN 12276 Bergsteigerausrüstung – Klemmgeräte

Damit persönliche Schutzausrüstung (PSA) in Europa verkauft werden darf, muss sie CE-zertifiziert sein. Jede Ausrüstungskategorie hat ihre eigenen spezifischen Anforderungen, die in der EN-Norm festgelegt sind; für Camalots gilt die Norm EN 12276 – Klemmgeräte. Es gibt viele Anforderungen, um diese Norm zu erfüllen, darunter solche für Markierungen, Gebrauchsanleitungen, die Verwendung von Materialien usw. Aber die wichtigste, die wir hier untersuchen werden, ist die Bruchfestigkeit oder Bruchlast.

Es gibt zwei wesentliche zerstörende Prüfungen, die ein Camalot durchlaufen muss, um zertifiziert zu werden: bei einer Belastung mit zu 25 % und bei zu 75 % eingeklappten Klemmsegmenten. Diese Tests simulieren eine nicht ideale, eher unsichere Platzierung mit 25 % eingeklappten Segmenten und eine bessere, bevorzugte Platzierung mit 75 %. Die folgenden Formeln werden verwendet, um die geeigneten Platzierungsbreiten zu finden, wobei sich B_min auf die eingeklappte Breite bezieht und B_max auf die vollständige, nicht eingeklappte Breite des Camalot.

Hinweis: Wenn ein Camalot einen Ausdehnungsbereich von 5 mm oder weniger hat, schreibt die CE-Norm vor, dass er zu 50 % eingeklappt (statt 25 % oder 75 %) geprüft werden muss. Der Z4 #0 erfüllt diese Anforderung.

Abbildung 2: CE-Prüfbreite, wenn der gesamte Ausdehnungsbereich eines Camalot weniger als 5 mm beträgt.

% Festigkeitsreduzierung – Um den Unterschied in der Festigkeit zwischen 25 % und 75 % zu zeigen, wird die prozentuale Festigkeitsreduzierung anhand der folgenden Formel bestimmt.

Ratings – Das angegebene Rating ist die Bruchlastgrenze, die das Produkt nach Angaben des Herstellers unter den Testbedingungen durchgehend erfüllen kann. Die in der CE-Norm festgelegte minimale Bruchlast beträgt 5kN. Die Markierungen an der Schlinge eines Camalot können zwei Angaben aufweisen – eine für die aktive Festigkeit (ein normal platzierter Camalot) und eine für die passive Festigkeit (ein Klemmgerät, das als Stopper verwendet wird). Bei den Camalots von Black Diamond wird die passive Festigkeit nur für die Versionen mit Doppelachse angegeben.

Dies bedeutet nun nicht unbedingt, dass ein Camalot bei 8 kN versagt, wenn er mit 8 kN bewertet wird. Die Ratings werden anhand einer so genannten Drei-Sigma-Berechnung ermittelt und berechnet. Durch das Testen einer statistisch relevanten Stichprobe und die Bestimmung des Mittelwerts (µ) sowie der Standardabweichung (σ) kann die untere Drei-Sigma-Grenze gefunden werden. Daraus lässt sich ableiten, dass 99,7 % aller Ausfallereignisse bei einer Last oberhalb der unteren Grenze liegen werden. Dies ist der Ausgangspunkt für die Bestimmung der veröffentlichten Bruchlast. Nach Berücksichtigung der verschiedenen Anwendungsfälle des Produkts könnte die Bruchlast weiter herabgesetzt werden.

Untere 3-Sigma-Berechnung, die bei der Ermittlung der Bruchlast verwendet wird

*Abbildung 5: Trend der veröffentlichten CE-Ratings von C4s und Z4s bei zunehmender Camalot-Größe*

Klassifizierung der Camalot-Größen

Für diesen Artikel werden bestimmte Größen als Small, Medium und Large bezeichnet, die Aufschlüsselung der einzelnen Größen ist unten aufgeführt.

Small – Camalot-Größen Z4 #0 bis Z4 #0.4
Medium – Camalot-Größen Z4 #0.5 bis C4 #2
Large – Camalot-Größen C4 C4 #3 bis C4 #8

Der Test

Unabhängig von der Größe des Camalots solltest du immer die bestmögliche Platzierung anstreben, was jedoch nicht immer machbar ist. Es gibt Unebenheiten im Fels, man hat eine begrenzte Anzahl von Camalots, die man entlang einer Seillänge verwenden kann, und manchmal möchte man einfach lieber irgendetwas in den Riss legen statt gar nichts zu haben. Aber wie sehr beeinflussen diese unsicheren Platzierungen die Festigkeit der Camalots an beiden Enden des Spektrums?

Wie bei allen QC Labs ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass wir es mit einer kleinen Stichprobengröße und Tests unter ziemlich idealen Bedingungen zu tun haben. Der Testaufbau umfasst genaue Messungen bei einer Konfiguration mit Stahlplatten, um Abweichungen möglichst zu vermeiden.

Der Einfachheit halber haben wir uns auf zwei verschiedene Tests beschränkt:

Test 1

CE–Normprüfung – Analyse

In Anlehnung an die CE-Norm – mit dem Z4 #0, C4 #7 & #8 sowie einer Vielzahl von Camalots im mittleren Größenbereich.

Zur Bestimmung der prozentualen Festigkeitsreduzierung beim Vergleich der Ergebnisse mit 25 % gegenüber 75 % eingeklappten Klemmsegmenten und…
Um kleine und große Größen in beiden CE-Prüfungskonfigurationen direkt vergleichen zu können

Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse bei der Prüfung nach CE-Norm (der Einfachheit halber ist nicht jede Camalot-Größe dargestellt):

*1 Camalot – rating 14kN – tested at 50% retracted – Broke at 15.5kN*

Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse bei der Prüfung nach CE-Norm (der Einfachheit halber ist nicht jede Camalot-Größe dargestellt):

*Testzusammenfassung für verschiedene Z4- und C4-Größen. – nach dem standardmäßigen CE-Prüfprotokoll getestet*.

*Prüfung nach CE-Norm nicht erforderlich, aber der Vollständigkeit halber in die Tabelle aufgenommen

CE-Normprüfung – Analyse

Wenn wir uns die Ergebnisse in Tabelle 1 ansehen, gibt es mehrere wichtige Beobachtungen:

Insgesamt ist die Bruchfestigkeit höher als in einem normalen Feldbelastungsszenario. Das ist gut. Das bedeutet, wenn ein Camalot gut platziert wurde, kann er einen Sturz problemlos auffangen.
Bei den getesteten mittleren Größen ist der Unterschied in den Ergebnissen zwischen den zu 75 % und zu 25 % eingeklappten Klemmsegmenten vernachlässigbar.
- Bei den Größen Z4 #0.5 & #0.75 und C4 #1 gibt es kaum einen Unterschied in der Bruchfestigkeit zwischen den beiden Testszenarien.
- Die Klemmsegmente in diesen Größen ermöglichen eine besonders sichere Platzierung, wobei der Spielraum groß genug ist, um eine leichte Verschiebung der Klemmsegmente zuzulassen, ohne dass diese instabil werden oder sich umdrehen.
- Diese Größen haben eine höhere Fehlertoleranz und können sich etwas besser an ungünstige Platzierungen anpassen.

Bei größeren Klemmsegmenten nimmt die prozentuale Festigkeitsreduzierung zwischen den beiden Testszenarien jedoch zu.
- Wenn sie zu 25 % eingeklappt sind, kommt bei den mittelgroßen Camalots nur wenig Material in Kontakt mit dem Fels, und das Gerät schert bei einer geringeren Belastung aus als bei 75 %.
- Bei den größten Camalots kommt die prozentuale Festigkeitsreduzierung dadurch zustande, dass die Klemmsegmente Instabilität und eine Tendenz zum Einknicken aufweisen.

Beim Z4 #0 ist aufgrund des begrenzten Ausdehnungsbereichs in der Norm festgelegt, dass dieser Camalot nur zu 50 % eingeklappt geprüft wird, was natürlich eine Berechnung der prozentualen Festigkeitsreduzierung nicht zulässt. Diese Tatsache veranschaulicht, dass der Camalot, wenn er nur zu 25 % eingeklappt ist, wenig Stabilität besitzt und unterstreicht die Notwendigkeit einer präzisen und sicheren Platzierung.

CE-Normprüfung – Unterschiede beim Versagen

*#0 Z4 Camalot – tested at 50% retracted*

Camalots können auf unterschiedliche Art und Weise versagen:

Im Falle des Z4 #0 ist der Spielraum sehr eingeschränkt und die Kontaktfläche mit dem Fels minimal. Während des Tests ist es normal, dass sich die Klemmsegmente bei zunehmender Belastung leicht verschieben. Beim #0 ist die erforderliche Rotation, um beim Einklappen von 50 % auf 0 % zu gelangen, minimal, was zu einem schnellen Versagen des Camalots führt. Das häufigste Versagen besteht darin, dass sich die Nocken umkehren und aus der Platzierung herausreißen.
Bei kleineren Camalots versagt bei guter Platzierung typischerweise das Kabel im Daumenbereich.
Bei manchen mittelgroßen Camalots kommt, wenn sie zu 25 % eingeklappt sind, nur wenig Material in Kontakt mit dem Fels. Das Aluminium des Klemmnockens schert dann bei Belastung aus.
Bei den wirklich großen Camalots, dem #7 und #8, können sich bei einer guten Platzierung die Achsen verbiegen, und die Klemmsegmente können brechen oder auch einknicken. Bei zu 25 % eingeklappten Klemmsegmenten knicken diese immer ein. Dieser Effekt wird bei jeder leichten Verschiebung oder Fehlausrichtung verstärkt.

*Lobes of #8 Camalot buckling – Tested at 25% retracted*

CE–Normprüfung – Zusammenfassung

Bein einem nur minimal eingeklappten großen Camalot kann die Festigkeit des Geräts aufgrund der Knickneigung der Klemmsegmente erheblich verringert sein. Bei einem nur minimal eingeklappten Micro-Camalot kann die Festigkeit des Geräts ebenfalls erheblich verringert sein, weil sich die Klemmsegmente umdrehen können.

Während beide Camalot-Größen an sehr unterschiedlichen Punkten versagen, bleibt ihre Empfindlichkeit gegenüber unsicheren Platzierungen nahezu gleich.

Camalots werden zu 100 % eingeklappt schwächer – Tatsache oder Fiktion?

Als Randbemerkung sei erwähnt, dass ein Camalot umso mehr Festigkeit besitzt ist, je mehr er eingeklappt wird. Es wird häufig behauptet, dass ein Camalot schwächer ist, wenn er vollständig eingeklappt platziert wird. Manche nennen diese Situation „over-cammed“. Das ist jedoch nicht richtig. Je stärker die Klemmsegmente eingeklappt werden, desto höher ist die Festigkeit des Camalot. Der Nachteil dabei besteht lediglich darin, dass es viel schwieriger ist, einen vollständig eingeklappten Camalot wieder aus dem Riss zu befreien, ohne das Gerät oder den Fels zu beschädigen.

Test 2:

Nicht standardisierter asymmetrischer Test nur der größeren C4s

Um die Realitäten und Grenzen von bei der Platzierung größerer Camalots aufzuzeigen.

Während der Entwicklung eines neuen Produkts hier bei Black Diamond gibt es zusätzlich zu den Prüfungen nach CE-Norm viele Tests, die erstellt und durchgeführt werden, um das Produkt zu validieren. Diese Tests werden durchgeführt, um die Auswirkungen potenzieller Fehlanwendungen, die in der Praxis auftreten können, besser zu verstehen. Bei einem dieser Tests wird der Camalot in einem Winkel außerhalb der Zugrichtung gehalten, um zu sehen, was passiert. Alle in diesem Artikel beschriebenen Tests wurden unter idealen Bedingungen und Platzierungen durchgeführt.

Wie verhält es sich also mit der Festigkeit von großen Camalots, wenn sie außerhalb der Zugrichtung platziert werden?

Diese zweite Testrunde wurde an den größeren C4-Größen (#5, #6, #7, #8) durchgeführt. Sie wurden mit etwa 30 Grad Abweichung von der Senkrechten und zu rund 50 % eingeklappt platziert, wobei die einzelnen Klemmsegmente ungleichmäßig eingeklappt waren. In vielen Fällen wird sich der Camalot in Zugrichtung ausrichten, aber bei diesem Test wurde dieses Verhalten unterbunden, um ein Worst-Case-Szenario darzustellen.

*Figure 6: 30^o off vertical ultimate strength testing results*

Nicht standardisierter asymmetrischer Test – Ergebnisanalyse

Bei früheren Tests wurde bereits festgestellt, dass mit zunehmender Größe die Instabilität zunimmt. Die folgenden Punkte sind Schlüsselkomponenten für die verminderte Leistung des großen C4 bei ungleichmäßiger Belastung:

Die Positionierung des Camalots in dieser Ausrichtung verstärkt die Neigung des Geräts, sich aus der Ebene heraus zu verbiegen.
1. Bei diesem Szenario spielt eine wichtige Rolle, wie weit die Klemmsegmente eingeklappt wurden. Je weiter die Klemmsegmente eingeklappt sind, desto höher ist die Stabilität des Camalots, wodurch seine Belastbarkeit verbessert wird. Diese Tests wurden bei 50 % durchgeführt. Das entspricht zwar nicht dem schlimmsten Fall, aber im Idealfall würde der Camalot bei dieser Art der Verwendung noch stärker eingeklappt zum Einsatz kommen.
Beginnend mit dem C4 #5 nimmt die Festigkeit mit einer konstanten Rate bis zu einer Belastung ab, die deutlich geringer ist als bei einem Test mit ordnungsgemäßer Platzierung.
1. Mit zunehmender Größe der Klemmsegmente erhöht sich auch die auf die Segmente wirkende Momentkraft, was zu den geringeren Bruchlastern beiträgt.
2. Bei ungleichmäßiger Belastung sind einzelne Klemmsegmente höheren Kräften ausgesetzt als andere. Daher können leichte Unregelmäßigkeiten ein Abknicken schneller auslösen, als wenn die Last gleichmäßig auf alle vier Klemmsegmente verteilt wäre.

Nicht standardisierter asymmetrischer Test – Zusammenfassung

Große Camalots sind anfälliger für eine Festigkeitsreduzierung als kleinere, wenn sie außerhalb der Zugrichtung platziert werden. Es ist wichtig, dass große Camalots so platziert werden, dass sie in Zug- bzw. Belastungsrichtung ausgerichtet sind, wobei die einzelnen Klemmsegmente so gleichmäßig wie möglich und so weit wie möglich eingeklappt werden sollten.

Konservative Ratings

Bei Black Diamond berücksichtigen wir mehr als nur die standardmäßigen CE-Anforderungen, wenn wir der Camalot-Größe ein Rating zuweisen. Die Ergebnisse unserer internen Tests werden ebenfalls stark einbezogen.

Wenn wir uns die vorangehenden Testergebnisse ansehen, liegt die Bruchlast deutlich über dem 5kN-Rating (für Z4 #0 & C4 #8) und dem 8kN-Rating (für C4 #7). Aufgrund der bekannten Einschränkungen und der Sensibilität für Platzierungen wurde jedoch ein konservatives Rating gewählt, um die Notwendigkeit zu unterstreichen, dass beim Klettern immer eine möglichst optimale Platzierung angestrebt werden sollte.

Fazit

Es ist sehr unwahrscheinlich, dass jede Platzierung beim Rissklettern perfekt sein wird, und bei einigen Größen kann das leichter in Kauf genommen werden als bei anderen Größen. Während jeder Camalot mit Umsicht platziert werden sollte, ist bei den Größen an beiden Enden des Spektrums besondere Vorsicht geboten:

Ausreichend eingeklappte Klemmsegmente und symmetrische Belastung sind der Schlüssel zu einer guten Platzierung.

Auch wenn ein besonders großer Camalot den Anschein einer starken und zuverlässigen Sicherung erwecken kann, ist seine Bruchlastgrenze ähnlich wie bei einem Micro-Camalot und muss als solche behandelt werden, bevor man sich entscheidet, die Herausforderung eines schwierigen Offwidth-Monsters anzunehmen.

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Video-Link: https://youtu.be/lt6A3pHlZm8