F&E : Wie leicht kann ein Lastenfahrrad werden?
In nur drei Monaten hat ein Team junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit am Beispiel eines Lastenfahrrades gezeigt, dass diverse und sehr erhebliche zusätzliche Leichtbaupotenziale in diesen klimafreundlichen urbanen Vehikeln stecken.
Das Ziel war, neue Möglichkeiten zu finden, die sichere Nutzung elektrisch unterstützter Lastenfahrräder zu verbessern und die Reichweite der Fahrzeuge zu erhöhen.
So wurde zum Beispiel am Vorderwagen eines Zweispurlastenrades durch eine neue Rahmenkonstruktion ein Drittel des Gewichts eingespart. Auch die Batterie wurde neu gedacht, die Kapazität erhöht und das Gehäuse durch die direkte Integration in den Rahmen eingespart.
Leichtbaurahmen mit integrierten Funktionen
Im Projekt „L-LBF“ (Lasten-LeichtBauFahrrad) 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 Prozent 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 diebstalsicher verstaut.
Das Tubular Energy System
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 1.000 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. Damit wird dem Radfahrer 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.