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Treppensprung an der TU ChemnitzSo schön und komfortabel vollgefederte Mountainbikes auch sind, sie haben einige Nachteile:  Bauartbedingt sind  Fahrradrahmen und Hinterrad getrennt - verbunden werden sie über ein Bauteil mit drei Bolzen-Schrauben-Verbindungen, den so genannten Rocker. Der vollgefederte Rahmen ist dadurch schwerer als ein ungefederter und das gesamte Fahrrad verliert an Steifigkeit. In einer Studienarbeit hat der Maschinenbaustudent Norbert Schramm an der TU Chemnitz ein solches Bauteil von Ghost Bikes unter die Lupe genommen und optimiert.
Ausgangspunkt waren Serienbauteile aus Aluminium sowie kohlenfaserverstärktem Kunststoff (CFK). "Wir haben die Bauteile mit Dehnungsmessstreifen ausgestattet und sind mit dem Fahrrad eine größere Treppe herunter gesprungen, um Extrembelastungen unter realistischen Bedingungen nachzuvollziehen", berichtet Kaufmann. Anschließend haben die Wissenschaftler den "Treppensprung" auf eine klassische Druckprüfung übertragen, um den realen mehrachsigen Belastungsfall zu vereinfachen und auf ein Rechenmodell zu übertragen. Der Vergleich zwischen Aluminium- und CFK-Bauteil ergab, dass die CFK-Variante bei halbem Gewicht eine etwas geringere Steifigkeit aufweist.

Durch umfangreiche Simulationen sowie eine aus der Luft- und Raumfahrt bekannte Festigkeitsbewertung entwickelten die Wissenschaftler ein aus 34 Materialschichten bestehendes optimiertes CFK-Bauteil. Wesentlicher Vorteil ist dabei, dass dieses Bauteil bei einem Gewicht von 65 Gramm steifer als das 114 Gramm schwere Aluminiumbauteil sei und somit zu einer wesentlichen Verbesserung der Fahreigenschaften beitrage.

"Die im Rahmen der Projektarbeit gewonnenen Erkenntnisse sind bereits in die Entwicklung der ab September erhältlichen neuen Modellpalette des Unternehmens Ghost Bikes GmbH eingeflossen", sagt Kaufmann.  Weiter Kooperationen seien geplant. Forschungs- und Entwicklungsbedarf bestehe beispielsweise bei der Untersuchung der Belastung des Bauteils in Abhängigkeit von der Rahmengröße des Fahrrads, sowie bei der Dauerfestigkeit und bei der Auslegung sowie der Optimierung der Schraubverbindung zwischen Rocker und Fahrradrahmen. Die Wissenschaftler setzen dabei voll auf den schwarzen Zukunftswerkstoff CFK.

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