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Leichtbau Neue Rahmenkonstruktion am Lastenfahrrad spart ein Drittel Gewicht ein

Redakteur: Juliana Pfeiffer

Lastenfahrräder sind aus dem Straßenverkehr nicht mehr wegzudenken. Das in diesen klimaneutralen urbanen Vehikeln zusätzlich jede Menge Leichtbaupotenzial steckt, haben Wissenschaftler vom Fraunhofer LBF im Projekt L-LBF bewiesen. Ergebnis: eine neue Rahmenkonstruktion und eine erhöhte Reichweite.

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Am Vorderwagen eines Zweispurlastenrades haben die Wissenschaftler durch eine neue Rahmenkonstruktion 40 % an Gewicht gegenüber dem Referenzfahrzeug eingespart.
Am Vorderwagen eines Zweispurlastenrades haben die Wissenschaftler durch eine neue Rahmenkonstruktion 40 % an Gewicht gegenüber dem Referenzfahrzeug eingespart.
(Bild: Fraunhofer LBF)

Das Projektteam L-LBF vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit hatten das Ziel, neue Möglichkeiten zu finden, die sichere Nutzung elektrisch unterstützter Lastenfahrräder zu verbessern und die Reichweite der Fahrzeuge zu erhöhen.

So haben sie ein Drittel des Gewichts eingespart, indem die Wissenschaftler am Vorderwagen eines Zweispurlastenrades eine neue Rahmenkonstruktion entwickelt haben.

Basierend auf eigens durchgeführten Fahrbetriebsmessungen sowie Ausgangsdaten über Gewicht und Geometrie des gewählten kommerziellen Lastenrades, wurden CAD-Modelle erstellt und FE-Modelle abgeleitet. Diese Modelle wurden für die Entwicklung des Leichtbaurahmens und die Auslegung neuer Leichtbaufelgen verwendet.

Neue Vorderwagenkonstruktion spart 40 % Gewicht ein

Strukturauslegung und Aufbau des neuen leichten Fahrradrahmens mit zentralem Hohlprofilträger aushöherfesten 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.

Neben dieser „Erleichterung“ haben die Wissenschaftler die Batterie neu gedacht, die Kapazität erhöht und sogar das Gehäuse durch die direkte Integration in den Rahmen eingespart. Dafür 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.

Buchtipp

Auf dem Stand der aktuellen Technik vermittelt das Fachbuch Akkuwelt das Basiswissen zur Batterie-Technologie und bietet einen Überblick über die Entwicklung, den Bau und die Anwendung von Batterien. Außerdem gibt das Buch Einblick in potenzielle und zukünftige Entwicklungstendenzen.

Tubular Energy System (TES) lässt sich in Rahmenhohlprofil integrieren

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 hat eine Kapazität von 1000 Wattstunden (Wh). Damit ist es doppelt so groß wie das handelsübliche Batteriesystem, das im Referenzfahrzeug regulär verbaut ist.

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

Den Ladezustand zeigt eine App auf dem Smartphone an, die eigens dafür entwickelt wurde. Damit kann der Radfahrer deutlich längere Strecken mit elektrischer Unterstützung zurücklegen und zuusätzlich den Verbrauch und die Restenergie, besonders in Abhängigkeit von der transportierten Nutzlast, überwachen.

Nächstes Ziel der Wissenschaftler ist ein System zur aktiven Stabilisierung und Vermeidung von Lenkerflattern zu erarbeiten. „Das hilft dem Nutzer nochmal mehr, diese spannenden Fahrzeuge als alternative, umweltfreundliche Transportmittel im dichten städtischen Verkehr sicher einzusetzen“, erklärt Dr. Saskia Biehl, die das bereichsübergreifende Forschungsprojekt im Fraunhofer LBF geleitet hat.

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