Fraunhofer LBF: Leichtbau-Prototyp zeigt Potenziale von E-Cargobikes

Das Darmstädter Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit hat einen E-Cargobike-Prototypen entwickelt, der Leichtbaupotenziale elektrisch unterstützter Lastenfahrräder aufzeigen und die Sicherheit und Reichweitezu verbessern und die Reichweite der Fahrzeuge erhöhen soll. So habe man etwa am Vorderwagen des "konventionellen" Zweispurlastenrades durch eine neue Konstruktion mit Hohlrahmen ein Drittel des Gewichts, rund 40 Kilogramm, eingespart. Zudem habe man die Batteriekapazität erhöht und das Gehäuse durch die direkte Integration in den Rahmen eingespart.

Die Lösung soll anlässlich der virtuellen "Fraunhofer Solutions Days" am 29. Oktober 2020 bei dem Thementag "Mobilitätswirtschaft" präsentiert werden. Ziel sei es, Herstellern und Nutzern neue Möglichkeiten zur Verbesserung von Lastenfahrrädern bereitzustellen, deren Verbreitung zu unterstützen und die klimafreundliche Mobilität voranzutreiben, formulieren die Forscher die Zielsetzung. Das interdisziplinäre Forscherteam aus Polymerchemikern und Ingenieuren der Betriebsfestigkeit, Werkstoffwissenschaft und Mechatronik sieht in denen im Fahrrad umgesetzten Features hohes Potenzial für viele Anwendungen in unterschiedlichen Branchen, auch außerhalb der Mobilität.

Hohlprofil bietet Platz für den Akku

Im Projekt "L-LBF" habe man auf Basis eigens durchgeführten Fahrbetriebsmessungen sowie Ausgangsdaten über Gewicht und Geometrie des gewählten kommerziellen Lastenrades, CAD-Modelle erstellt und FE-Modelle abgeleitet. Diese seien für die Entwicklung des Leichtbaurahmens und die Auslegung neuer Leichtbaufelgen verwendet worden. Die Strukturauslegung und Aufbau des neuen leichten Fahrradrahmens mit zentralem Hohlprofilträger aus höherfesten Aluminiumlegierungen böten die Basis für weitere Arbeiten in den anderen Teilprojekten. Durch die Wahl eines Hohlprofils habe man darin das eigens entwickelte Batteriesystem TES (Tubular Energy System) platzieren können.

Die Batterie sei somit ohne weiteres Gehäuse witterungs- und thermisch geschützt sowie diebstahlsicher verstaut. Die Li-Ion-Zellen rohrförmig angeordnet. Das System besteht aus insgesamt 80 Zellen und weist damit eine Kapazität von 1000 Wattstunden (Wh) auf, 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.

"Mit dem ,Lasten-LeichtBauFahrrad' haben wir erneut die LBF-Systemkompetenz, unsere Flexibilität und Kreativität unter Beweis gestellt", wirbt Saskia Biehl, die das bereichsübergreifende Forschungsprojekt im Fraunhofer LBF geleitet hat.

Das Team habe ein deutlich leichteres Fahrrad umgesetzt, das sich länger fahren und besser steuern lasse, versprechen die Wissenschaftler. Man erarbeite derzeit 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", glaubt Biehl.