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Verlässlichkeit von Friends, Foto: Wild Country
06. Jun 2023 - 10 min Lesezeit

Klettern mit mobilen Sicherungen: Wie verlässlich sind Friends?

Die physikalischen Prinzipien hinter Friends werden extrem unterschätzt. Der SAC-Tourenleiter und Wild Country-Vertreter Andreas Trunz über die Verlässlichkeit von Freunden.

Wie man das Legen von mobilen Sicherungen – insbesondere Friends – übt, haben die Bergführer und ÖAV-Mitarbeiter Gerhard Mössmer und Thomas Wanner bereits ausführlich in diesem Artikel erläutert. Aber wie schaut es mit der Verlässlichkeit von Friends aus?

Pioniere und wagemutige Unternehmer

1971 startete Ray Jardine im Yosemite Valley seine Forschung mit aktiven Klemmgeräten, um auch parallele Risse endlich absichern zu können und damit das traditionelle Klettern sicherer zu machen. Das Resultat aus seinen unzähligen Experimenten kennen wir heute unter dem Namen Friend. Diese sind zwar „no rocket science“, aber immerhin brauchte es den Raumfahrtingenieur Ray sowie den wagemutigen Unternehmer Mark Vallance, um eine marktreife Lösung zu finden. Auch die modernsten aktiven Klemmgeräte funktionieren heute noch nach demselben Funktionsprinzip wie der erste Friend von Wild Country im Jahr 1977. Dennoch existieren beachtliche Diskrepanzen zwischen den tatsächlichen Möglichkeiten und Grenzen von Friends sowie den unterschiedlichen Einschätzungen der Anwender.

Im Grundprinzip wie ein Friend. Keith Pike stemmt El Matador 5.11a weg. Devils Tower, Wyoming, USA. Foto: Brian Bailey
Im Grundprinzip wie ein Friend. Keith Pike stemmt El Matador 5.11a weg. Devils Tower, Wyoming, USA. Foto: Brian Bailey

Wie funktionieren Friends?

Das grundlegende Funktionsprinzip von Friends kann mit dem obigen Foto gut veranschaulicht werden: Der Kletterer steht stabil im glatten Kamin, in dem er mit seinen Beinen die Gewichtskraft in eine Spreizkraft und damit in Haftreibung umwandelt. Analog können sich zwei mittels Achse verbundene Aluminium-Schenkel in einem Riss verklemmen.

Abbildung 1: Das zugrundeliegende Exzenterprinzip. Abbildung 2: Die Zugkraft wird in Rotation der Schenkel und somit in Spreizkraft umgewandelt - vorausgesetzt, der Winkel stimmt. Abbildung 3: Ccm-Schenkel um 90° gedreht. Abbildungen: Archiv bergundsteigen
Abbildung 1: Das zugrundeliegende Exzenterprinzip. Abbildung 2: Die Zugkraft wird in Rotation der Schenkel und somit in Spreizkraft umgewandelt – vorausgesetzt, der Winkel stimmt. Abbildung 3: Cam-Schenkel um 90° gedreht. Abbildungen: bergundsteigen

Dabei wird die Bedeutung des Klemmwinkels umso deutlicher, zumal im Gegensatz zum Kaminkletterer keine Gummisohle, sondern Alu auf den Fels trifft. Der Klemmwinkel beschreibt die Abweichung des Schenkels von der durch die Achse verlaufenden Senkrechten zur Seitenwand (Abb. 1, 2): das heißt 0° wäre beim Kletterer ein perfekter Spagat. 

Als Beispiel nehmen wir einen Grenzwert, also einen Gleitwinkel, von 18° an. Sobald die Schenkel wie in Abb. 2 steiler zur Seitenwand stehen als 18°, beginnen sie abzugleiten.

Diese Tatsache machen sich ebenso wie der Kaminkletterer auch Kinder intuitiv zunutze, die sich einen Türrahmen hochstemmen. Etwas mehr Verständnis von Physik fordert hingegen die Frage nach der Rolle der Zugkraft (Pfeile in Abb. 1 und 2). Liegt der Klemmwinkel unterhalb des Gleitwinkels, also hier unter 18°, müsste dieses einfache Klemmgerät also jeglichen Zugkräften bis zum Materialversagen standhalten. Auch abrupten, ruckartigen Zügen. Ganz sicher?

Ein einfaches Gedankenexperiment kann hier weiterhelfen: Man stelle sich eine Aluminium-Leiter vor, die auf einem Granitboden steht. Auch hier ist klar, dass der Winkel zwischen Wand und Leiter nicht beliebig groß sein darf. Und auch hier gibt es einen vom Reibungskoeffizienten zwischen Aluminium und Granitboden abhängigen Grenzwert. Laut Newton ist dieser Grenzwert identisch mit dem maximalen Klemmwinkel im Versuch mit dem Schenkelpaar. Ein nachvollziehbarer Zusammenhang, wenn man wie in Abb. 3 einen Schenkel um 90° gedreht betrachtet.

Das Gewicht hat keinen Einfluss auf den Gleitwinkel. Das grüne Alu-Segment mit 18 g gleitet ebenso bei 16° von der Stein-/Schieferplatte wie das goldene mit 3,5 g. Foto: Andreas Trunz
Das Gewicht hat keinen Einfluss auf den Gleitwinkel. Das grüne Alu-Segment mit 18 g gleitet ebenso bei 16° von der Stein-/Schieferplatte wie das goldene mit 3,5 g. Foto: Andreas Trunz

Diesen Grenzwert könnte man experimentell ermitteln, indem man eine ebene Granitplatte mit einem Aluwürfel darauf bis zu dessen Abgleiten neigt. Beide Versuche zeigen außerdem: weder das Gewicht der Person auf der Leiter, noch jenes des Aluwürfels machen den Unterschied zwischen „to slip or not to slip“. 

Bleibt die Leiter also bei Belastung durch ein 30 Kilogramm leichtes Kind stehen, tut sie dies auch, wenn sein Vater mit hochsteigt.

Das simple Experiment zeigt, wie die zwei unterschiedlich schweren Aluminiumteile auf der Schieferplatte ab 16° gleichzeitig abgleiten. Ebenso wie das Gewicht streicht sich auch die Fläche des Kontakts aus der Gleichung. Breitere Klemmsegmente (= engl. cams) können bei Friends aber aus einem anderen Grund Sinn machen: sie helfen, den Druck besser auf den Fels zu verteilen und Felsausbrüche zu vermeiden. 

Und ein Profil, würde das nicht die Haftreibung verbessern?

Intuitiv fällt es manchem schwer, den Microfriends mit spiegelglatten Cams zu trauen. Auch hier kann der Gedanke an die Leiter helfen. Ein Profil würde nur auf unebenem oder weichem Untergrund einen Effekt (‚Verzahnen‘) zeigen. Und solche Umgebungen sollten bei Friends nicht die Regel sein.

So viel steht also fest: bei Klemmgeräten kommt dem Klemmwinkel eine zentrale Bedeutung zu. Dieser soll konstant bleiben, aber andererseits soll ein Friend ja in verschiedenen Rissbreiten funktionieren.

Abbildung 1: Soll der Klemmwinkel konstant bleiben, muss sich die Schenkellänge dem Riss anpassen. Abbildung 2: Ein Friend ist letztendlich eine Ansammlung unzähliger Schenkelpaare unterschiedlicher Länger. Abbildung 3: Konstanter Klemmwinkel über den gesamten Einsatzbereich. Abbildungen: Archiv bergundsteigen
Abbildung 1: Soll der Klemmwinkel konstant bleiben, muss sich die Schenkellänge dem Riss anpassen. Abbildung 2: Ein Friend ist letztendlich eine Ansammlung unzähliger Schenkelpaare unterschiedlicher Länger. Abbildung 3: Konstanter Klemmwinkel über den gesamten Einsatzbereich. Abbildungen: Archiv bergundsteigen

Die obige Abbildung links zeigt, wie der Versuch mit den fixen Aluminium-Schenkeln nur in jeweils exakt einer spezifischen Rissbreite funktionieren würde. Breitere Risse würden längere Schenkel erfordern, um den Winkel konstant zu halten, schmalere Risse kürzere Schenkel. Der Friend ist nun letztlich nichts anderes als eine Ansammlung unzähliger Schenkelpaare unterschiedlicher Länge. Die Summe dieser Schenkelpaare ergibt, wie die mittlere Abbildung zeigt, die typische Form der Klemmsegmente, die an eine logarithmische Spirale erinnert. 

Stabile Sache

So wie Autos stabiler auf der Straße stehen als Zweiräder, besitzen auch die meisten Friends vier dieser Segmente. Im Prinzip kann ein Friend aber auch schon mit einem Paar funktionieren (siehe Totem Cams). Ob nun ein Friend ganz zusammengezogen oder am offenen Ende des Einsatzbereichs im Riss klemmt: der Winkel zwischen den imaginären Schenkeln (Linie Kontaktpunkt-Achse) und der durch die Achse führenden Waagrechten ist, wie in der Abbildung 3 ganz rechts ersichtlich, immer derselbe.

Der Vergleich mit der Leiter legt ja nahe, dass kleinere Klemmwinkel zusätzliche Sicherheitsreserven brächten. Wieso designen Hersteller also nicht einfach Friends mit möglichst kleinem Klemmwinkel? 

Ray Jardine kam mit Wild Country vor vierzig Jahren auf 13.75° als ideale Balance im Tauschgeschäft zwischen Sicherheitsreserve und „Range“ (Einsatzbereich) und noch heute basieren viele Friends auf dieser Konstante.

Größere Klemmwinkel ergeben steiler zunehmende Klemmsegmente und würden damit ein größeres Spektrum an Rissen abdecken, dies jedoch auf Kosten der Sicherheit. Eine Reduktion des Winkels bringt hingegen ein Sicherheitsplus zulasten der Spanne. Das würde heißen: mehr Friends am Gurt, dafür weniger Angst bei reibungsarmen oder sich öffnenden Rissen.

Was heißt das nun?

Zwei zentrale Faktoren sind für die Funktion sind relevant:

  • Reibung: Der Reibungskoeffizient ist abhängig vom Material des Friends sowie der Gesteinsart.
  • Klemmwinkel: Der Klemmwinkel ist bei jedem Friend gegeben und kann nicht direkt beeinflusst werden.

Bezüglich Reibung beschränkt sich unser Einfluss weitestgehend auf die Gebietsauswahl. Ideale Voraussetzungen bieten harte Gesteinsarten wie Gneis und Granit sowie auch harte Quarzsandsteine (z.B. Gritstone).

Besondere Vorsicht ist bei verhältnismäßig weichen Sedimenten wie Kalk geboten. Trügerisch können auch Sandsteine sein, wenn instabilere Schichten von kompakten, aber dünnen Lagen überdeckt sind. Schließlich suggerieren oftmals heterogene, fein strukturierte Oberflächen „Traktion“, können aber unter dem Druck eines belasteten Friends leicht kollabieren.

Ein Plädoyer für mehr Bohrhaken?

Mitnichten! Glücklicherweise sind Risse im reibungsarmen Kalk selten richtig parallel. Ein sich in Belastungsrichtung verjüngender Spalt wirkt sich für Friends wie ein kleinerer Klemmwinkel aus. Abgesehen davon besteht die Möglichkeit, bei neuen Friends mit grobem Schmirgelpapier die Eloxierung von den Kontaktflächen zu entfernen und damit die Reibung zu verbessern. Denn diese Veredelung sieht zwar schön aus, deren härtender Effekt ist aber im Kontakt mit dem kaum härteren Kalk unerwünscht. Denn für eine gute Reibung sollte das Metall deutlich weicher sein als der Fels. Aus diesem Grund fräsen DMM und Wild Country bei ihren neueren Friends die Eloxierung werkseitig ab.

Alternativen zur Absicherung „unfreundlicher“ Routen

Bruchlast, Einsatzbereich und Wartung

Wie alle Ausrüstungsgegenstände haben natürlich auch Friends materialtechnische Grenzen. Wenngleich die Wahrscheinlichkeit von Materialversagen hier in keinem Verhältnis zur Gefahr von Anwendungsfehlern steht.

Klassische Friends haben ab Größe 0.4 Bruchlasten von 10 kN bis 14 kN. Diese Differenz mag beträchtlich erscheinen, hat aber in der Anwendung weniger Relevanz als jene zwischen 6 kN und 8 kN, denn gerade bei mobilen Zwischensicherungen sind die Werte in Bezug zu realistischen Szenarien zu setzen. Die Bruchlasten der kleinsten Klemmgeräte gehen z.T. bis auf 4 kN runter. Solche für Spezialisten sehr nützlichen Sicherungen setzen natürlich intelligente Anwender voraus (vgl. bergundsteigen #103, „from zero to hero“).

Die passive Bruchlast wird im Verhältnis zur Relevanz in der Praxis sehr oft diskutiert: „Was hält der Friend im Einsatz als passiver Keil?“ Diese Anwendung ist nicht der eigentliche Vorteil von Zweiachsern gegenüber einachsigen Friends, deren Cams sich paarweise ebenfalls passiv blockieren. 

Relevanter ist das Szenario, in dem ein Friend ungewollt in eine breitere Ausbuchtung im Riss wandert, sich dort komplett öffnet und sich dann der Einachser rausscheren kann, während sich der Zweiachser passiv verkeilt. 

Heute existiert auf dem Markt eine bunte Vielfalt an aktiven Klemmgeräten. Viele haben ihre spezifischen Vorteile und bevorzugten Einsatzbereiche und so finden sich an den Gurten von gesponserten Athleten meistens auch Produkte von Mitbewerbern. Bei Kalk-Kletterern sind z.B. Geräte mit schmalen Klemmköpfen wie z.B. Aliens und Totem Cams beliebt, da sich diese öfter in Löcher setzen lassen. Beide scheinen auch gute Reibungswerte aufzuweisen. Für Alpinisten sind sicher auch die Omega Pacific Link Cams spannend mit ihren dreigeteilten, ausklappbaren Klemmsegmenten. In eigentlichen Trad-Klettergebieten sind diese hingegen kaum zu sehen.

Das Erneuern der Schlingen älterer Friends ist für eigenverantwortlich und nachhaltig denkende Anwender ein berechtigtes Thema. Nicht selten pflegen Kletterer zu ihren Friends eine geradezu innige und langjährige Beziehung. Black Diamond näht in Salt Lake City neue Schlingen ein. In Europa ist Wild Country dran, einen solchen Service aufzubauen. Eigenverantwortlich kann natürlich auch ein Stück Polyamid- Bandmaterial eingeknotet werden.

Vier Punkte für die Verwendung von Friends

  • Der Fels ansich: Reibung, Qualität
  • Die Rissform: Verengungen, Ausbuchtungen
  • Die erwartete Belastungsrichtung: Sturzrichtung, Seilzug
  • Die Wirkung von Seilzug: Reibung, „Wandern“

Vier Praxistipps vom Autor

Tipp 1: „Großräumig denken!“
Beim Sturz in einen Friend wirken große Kräfte auf die Seiten des Risses. Nämlich rund das Vierfache der Zugkraft; d.h. bei einem Sturz mit 5 kN Last auf dem umlenkenden Karabiner wirken sehr lokal ca. zwei Tonnen auf den Fels. Bei Microfriends ist der resultierende Druck aufgrund der geringeren Fläche noch markanter. Stichwort: „Leiter auf dünnem Boden“. An die Sprengkraft sollte man besonders bei Schuppen und Blöcken denken.

Tipp 2: „Verjüngung tut gut!“
Friends halten besser in Rissen, die in Belastungsrichtung – also meist nach unten und idealerweise nach außen hin – zulaufen. Dies reduziert den Klemmwinkel, wirkt also so, wie wenn die Leiter in einem flacheren Winkel zur Wand gestellt würde. Bei hartem und rauem Gestein willkommen, im reibungsarmen Fels hingegen ein Muss.

Tipp 3: „Antizipieren!“
In welche Richtung würde der Friend im Falle eines Falles belastet werden? In genau diese sollte der Steg des Friends zeigen, sonst kann er unter Belastung rotieren und – wenn überhaupt – nur an zwei der vier Klemmbacken hängen. Wichtig ist dieser Punkt auch bei der ersten Zwischensicherung, die bei einem Sturz in weitere Sicherungspunkte nach außen hochgezogen werden kann, sofern der Sicherungspartner nicht gerade darunter steht. Im schlimmsten Fall kann dies zum sog. Reißverschluss- Effekt führen. Hier machen deshalb oftmals gleich zwei Placements Sinn: ein Friend gegen den Reißverschluss und darüber z.B. ein Keil in Sturzrichtung.

Tipp 4: „An die lange Leine!“
„Das Wandern ist des Friends Lust.“ Durch Seilbewegungen kann sich ein Friend in die Tiefen von Rissen verabschieden und für im- mer dort bleiben. Oder, noch schlimmer, sich in Ausbuchtungen manövrieren, aus denen er später unverhofft rausfällt. Deshalb empfiehlt sich oft ein großzügiges Verlängern mit Bandschlingen oder langen Expressen.

Tipp 5: „Vertrauen ist gut, Kontrolle besser!“
Vor allem bei kritischen Placements lohnt sich ein ruckartiger Zug am Friend mit entsprechendem Kontrollblick:
Liegen alle 4 Klemmsegmente sauber auf?
Was passiert, wenn der Friend unter Belastung seitlich bewegt wird?
Bewegt sich irgendetwas, rutscht der Friend sogar oder verkeilt er sich deutlich?
Im soliden und kompakten Fels gilt: Hält ein Friend einem Zug von 10 kg Stand, dann hält er in der Regel auch 500 kg!

Fazit: Friends funktionieren nach dem Exzenterprinzip. Sie wandeln Zugkräfte in Spreiz- kräfte um. Voraussetzung dafür ist eine ausreichende Haftreibung. Diese hängt vom Reibungskoeffizienten (Aluminium- Gestein) sowie dem Klemmwinkel ab – nicht jedoch von der Zugkraft. Die zentrale Bedeutung der Reibung erfordert besondere Vorsicht beim Legen von Friends in „weicheren“ Gesteinsarten wie Kalk.

Erschienen in der
Ausgabe #104