Leicht, intelligent, stylisch: Das Lastenfahrrad der Fraunhofer-Forscher zeigt das Potenzial des funktionsintegrierten Leichtbaus für die Mobilität.
Foto: Fraunhofer LBF, Raapke

Werkstoffe

Dieses Lastenfahrrad demonstriert innovativen Leichtbau

In nur drei Monaten konnte ein Fraunhofer-Team anhand eines Lastenfahrrades zeigen, welches Leichtbaupotenzial in diesen klimafreundlichen Vehikeln steckt.

Auslegen, konstruieren, realisieren, demonstrieren – ein Team junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer LBF "transportiert" mit seinem Lastenfahrrad seine langjährige Erfahrung im nachhaltigen, sicheren und wirtschaftlichen Leichtbau.

Das interdisziplinäre Forscherteam aus Polymerchemikern und Ingenieuren der Betriebsfestigkeit, Werkstoffwissenschaft und Mechatronik hat ein handelsübliches Lastenfahrrad aber nicht nur leichter gemacht, sondern auch neue Ansätze des nachhaltigen, zuverlässigen Leichtbaus aufgezeigt. Die im Fahrrad umgesetzten Features bieten hohes Potenzial für viele Anwendungen in unterschiedlichen Branchen, auch außerhalb der Mobilität.

Leichtbaurahmen mit integrierten Funktionen

  • Im Projekt "L-LBF" wurden, basierend auf eigens durchgeführten Fahrbetriebsmessungen sowie Ausgangsdaten über Gewicht und Geometrie des gewählten kommerziellen Lastenrades, CAD-Modelle erstellt und FE-Modelle abgeleitet.
  • Diese Modelle wurden für die Entwicklung des Leichtbaurahmens und die Auslegung neuer Leichtbaufelgen verwendet.
  • Strukturauslegung und Aufbau des neuen leichten Fahrradrahmens mit zentralem Hohlprofilträger aus höherfesten Aluminiumlegierungen bieten die Basis für weitere Arbeiten in den anderen Teilprojekten.
  • Am Beispiel Lastenfahrrad konnten alleine durch die neue Vorderwagenkonstruktion rund 40 % Gewicht gegenüber dem Referenzfahrzeug eingespart werden.
  • Darüber hinaus wurde das Hohlprofil gewählt, um darin das eigens entwickelte Batteriesystem TES (Tubular Energy System) versteckt einzubauen. Die Batterie ist somit ohne weiteres Gehäuse witterungs- und thermisch geschützt sowie diebstahlsicher verstaut.

Tubular Energy System (TES) im Hohlprofil

  • Im "Tubular Energy System" sind die Li-Ion-Zellen rohrförmig angeordnet – ideal für die Integration in das Rahmenhohlprofil.
  • Das System besteht aus insgesamt 80 Zellen und weist damit eine Kapazität von 1000 Wattstunden (Wh) auf. Damit ist es doppelt so groß wie das handelsübliche Batteriesystem, das im Referenzfahrzeug regulär verbaut ist.
  • Der Ladezustand wird über eine eigens aufgesetzte App auf dem Smartphone angezeigt.
  • Dem Radfahrer wird also nicht nur die Möglichkeit gegeben, deutlich längere Strecken mit elektrischer Unterstützung zurückzulegen, sondern auch den Verbrauch und die Restenergie – besonders in Abhängigkeit von der transportierten Nutzlast – zu überwachen.

Foto: Fraunhofer LBF
Das Tubular Energy System (TES) ist für die Integration in das Rahmenrohr ideal geeignet.

Zuverlässige Auslegung von leichten Strukturen

"Mit dem 'Lasten-LeichtBauFahrrad' haben wir erneut die LBF-Systemkompetenz, unsere Flexibilität und Kreativität unter Beweis gestellt", so Dr. Saskia Biehl, die das bereichsübergreifende Forschungsprojekt im Fraunhofer LBF geleitet hat. Das Team hat ein deutlich leichteres Fahrrad umgesetzt, das sich länger fahren und besser steuern lässt. Das entlastet den Nutzer und führt zu mehr Aufmerksamkeit im Verkehr.

Das umweltfreundliche Lastenfahrrad soll noch besser werden

"Da geht noch mehr", so die Wissenschaftlerin. "Wir erarbeiten auch ein System zur aktiven Stabilisierung und Vermeidung von Lenkerflattern. Das hilft dem Nutzer nochmal mehr, diese spannenden Fahrzeuge als alternative, umweltfreundliche Transportmittel im dichten städtischen Verkehr sicher einzusetzen." Über die Fortschritte des Projekts "LastenLeichtBauFahrrad" (L-LBF) informiert eine eigene Webseite.