Im bikelab experimentieren Maschinenbau-Ingenieure an Fahrradrahmen, erstellen virtuelle Simulationsmodelle und führen Forschungsaufträge durch.
Maschinenbau ist in Deutschland klassischerweise mit dem Automobilbau verknüpft. Dass das längst nicht alles ist, beweisen drei Maschinenbau-Ingenieure der HTWK Leipzig mit dem im Sommer 2021 eröffneten Lehr- und Forschungslabor bikelab. „In der Verkehrswende nimmt das Fahrrad eine immer wichtigere Rolle ein. Gleichzeitig ist es ein Alltagsgegenstand, der auch für eine anwendungsnahe Lehre und Forschung interessant ist“, so Stephan Schönfelder, Professor für die Simulation energetischer und technischer Systeme. Gemeinsam mit seinen Mitarbeitern Felix Kaule und Kjell Bühler experimentiert er im Bikelab an Fahrradrahmen, erstellt virtuelle Simulationsmodelle und führt Forschungsaufträge von Fahrradherstellern durch.
Simulation und Experiment
Das Labor hilft den Wissenschaftlern, rein rechnerisch erstellte Finite-Elemente-Simulationsmodelle mit experimentell gesammelten Messdaten abzugleichen. Forschungspartner wiederum können mithilfe der Simulationsmodelle reale Belastungstests nachbilden, um so während der Entwicklung zu bewerten, ob und wo ein Fahrradrahmen versagen könnte.
Im bikelab steht ein statischer Versuchsstand, auf dem die Forscher verschiedene Fahrradrahmen mit einem Gewicht von bis zu 80 Kilogramm belasten können. Dabei messen sie mithilfe von Dehnmessstreifen und Messuhren die Verformung an verschiedenen Positionen. Im Simulationsmodell analysieren sie die entsprechenden Stellen und vergleichen die Ergebnisse mit dem Experiment. So bestimmen sie die Belastung und Steifigkeit des Rahmens – ein wichtiges Qualitätsmerkmal für Fahrräder.
Schönfelders Motivation: „Im Idealfall können wir dank des Bikelabs unsere Simulationsmethoden weiterentwickeln, welche dann in Lehre und Forschung Anwendung finden. Nebenbei möchten wir unsere Begeisterung fürs Radfahren weiterreichen.“ In Zukunft wollen die Forschenden Sensoren am Fahrrad befestigen und die Belastung während der Fahrt messen. Verglichen mit den Daten der Simulationsmodelle wollen sie so den Schädigungsstatus und die Lebensdauer von Rahmen und Fahrradteilen bestimmen.
Dieser Text erschien zuerst im Forschungsmagazin Einblicke 2023 der HTWK Leipzig. Hier können Sie das Magazin digital lesen oder kostenfrei abonnieren.