CAE Rolo Bikes baut leichtesten Straßenfahrradrahmen der Welt

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Rolo Bikes hat mithilfe der CAE-Suite Hyperworks von Altair das Gewicht eines Straßenfahrrads von 829 auf 710 g gesenkt. Zudem wurde ein effizienter virtueller Testprozess aufgesetzt, der die Leistungsfähigkeit künftiger Fahrräder von Rolo analysiert.

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Ziel übertroffen: Der verwendete Verbundmaterialoptimierungsprozess und weitere Materialverbesserungen senkten das Gewicht des Rahmens von 829 auf 710 g.
Ziel übertroffen: Der verwendete Verbundmaterialoptimierungsprozess und weitere Materialverbesserungen senkten das Gewicht des Rahmens von 829 auf 710 g.
(Bild: Altair)

Rolo Bikes, europäischer Hersteller von Hochleistungs-Straßenfahrrädern, hat mithilfe der CAE-Suite Hyperworks von Altair das nach eigenen Angaben leichteste und steifste Fahrrad der Welt designt, optimiert und entwickelt.

Darüber hinaus hat Rolo Bikes sich auch an die Ingenieurdienstleistungsabteilung Product-Design von Altair gewandt, und das Fachwissen der Ingenieure für das Design, die Optimierung und die virtuelle Entwicklung des Fahrrades genutzt. Die Ziele des Projektes waren zum einen die Optimierung des Rahmens hinsichtlich Leistung, Gewicht, Steifigkeit und Komfort und zum anderen die Entwicklung eines effizienten virtuellen Testprozesses, mit dem die Leistungsfähigkeit künftiger Fahrräder von Rolo und anderen Partnerfirmen analysiert werden kann.

Virtuelle Analysen zeigten hohe Belastungen

Rolo Bikes hatte mit Hyperworks bereits virtuelle Prüfstände entwickelt, mit denen die Tests des European Committee for Standardization (Comité Européen de Normalisation or CEN) und die Zedler Steifigkeitstests virtuell durchgeführt werden konnten und diese mit den physikalischen Tests abgeglichen. Das Basis-Modell des Rahmens wog 829 Gramm, war aber in seiner Herstellung äußerst aufwendig.

Erste virtuelle Analysen des Basis-Modells wiesen darüber hinaus einige Stellen aus, an denen der Rahmen unter besonders hohen Belastungen stand. In der Optimierungsphase des Projektes sollten vor allem diese Bereiche untersucht und verbessert werden, wobei darüber hinaus auch das Gewicht und die Herstellbarkeit des Designs berücksichtigt werden sollten.

Optimierung des Verbundmaterials

Um den Rahmen aus Karbonfaser zu optimieren, verwendete Altair Product-Design einen dreistufigen Ansatz mit dem Form, Dicke, Faserrichtung und Platzierung jeder Lage des Verbundmaterials so lange verbessert wurden, bis man die optimale Lösung gefunden hatte. In jedem Schritt der Optimierung kam Optistruct, Altairs Hyperworks-Optimierungslösung zum Einsatz. Am Ende des dreistufigen Prozesses wurde Hyperworks dann noch einmal verwendet, um den optimierten Rahmen gegen die CEN- und Zedler-Tests zu validieren. So entstand ein Bauteil, das in einem sorgfältigen handlaminierten Prozess, im Rahmen des geplanten Budgets, von Rolo Bikes in seinem europäischen Produktionszentrum hergestellt werden konnte.

Ziel übertroffen

Der verwendete Verbundmaterial-Optimierungsprozess ermöglichte eine Reduzierung des Rahmengewichts von 829 Gramm auf 792 Gramm. Weitere Materialverbesserungen, die das Produktionsteam von Rolo durchführte, ermöglichten eine weitergehende Gewichtsersparnis, so dass der finale Rahmen nur noch 710 Gramm wog. Das Design erfüllte alle Gewichts- und Sicherheitsstandards - hinsichtlich Steifigkeit, Betriebsfestigkeit und Leistung wurden die gesetzten Ziele sogar übertroffen. (mz)

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