Prototyp eines Leichtbau-Pedelecs

Marco Siegl
Im Labor Faserverbundtechnik der Fakultät Maschinenbau wurde im Wintersemester 2019/2020 der erste Prototyp eines Leichtbau-Pedelecs mit recycelten Fahrradteilen und einem Carbonrahmen entwickelt und gefertigt.

Für den Klimaschutz und eine Verringerung der Emissionen ist vor allem in urbanen Gebieten eine grundsätzliche Verkehrswende vonnöten. Eine angestrebte Reduzierung des CO2-Ausstoßes sowie des Verkehrsaufkommens in Städten ist nur dann möglich, wenn ein Transportmittel zur Verfügung gestellt wird, das auch die Bedürfnisse der Gesellschaft erfüllt und trotzdem Individualität zulässt.

Wichtige Anforderungen sind der Transport von Einkäufen und Kindern, dazu ein sicheres, kraftsparendes und ergonomisches Fahrverhalten und eine Abschirmung gegen schlechtes Wetter. Verfügbare Lastenfahrräder können einige Punkte zwar erfüllen, sind aber eher untauglich bei schlechtem Wetter.

Eine mögliche Anforderungserfüllung könnte durch sogenannte Pedal Electric Cycles (Pedelecs) mit einem unterstützenden Elektromotor bis maximal 25 Kilometer pro Stunde, einer Überdachung und integriertem Nutzlastbereich realisiert werden. Da die meisten lasttragenden Strukturen, wie der Fahrzeugrahmen, bei ähnlichen Konzepten mit überdachter Fahrerkabine meist noch aus Metall gefertigt werden, könnte hier der Einsatz von lastgerecht ausgelegten Leichtbauwerkstoffen bereits erste Erfolge in der Gewichtsreduzierung bieten. Dadurch lassen sich Steigungen und die häufig im Stadtverkehr auftretenden Stop-and-go-Fahrten leichter überwinden.

Studentisches Projekt entwickelt Leichtbau-Pedelecs

Aufgrund der Kompetenzen in der Berechnung, Konstruktion und Fertigung von Leichtbaumaterialien hat das Labor Faserverbundtechnik unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Ingo Ehrlich mit den fachlichen Betreuern Marco Siegl (M.Sc.) und Bastian Jungbauer (B.Eng.) ein Projektarbeitsthema zur Entwicklung eines Leichtbau-Pedelecs für Studierende aus dem sechsten Semester Maschinenbau beziehungsweise der Produktions- und Automatisierungstechnik angeboten.

Das Ziel der Arbeit beschränkt sich zunächst auf die Auslegung, Konstruktion und Fertigung des Fahrgestells (Chassis) aus Leichtbaumaterial – in dieser Arbeit ist kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK, ugs. Carbon) eingesetzt worden – mit Pedal-Antrieb, Rädern, Lenkung, Bremsen und Sitz.

Recycelte Bestandteile für mehr Nachhaltigkeit

Aus Nachhaltigkeitsgründen soll ein Großteil der Fahrradbestandteile des Fahrzeugs aus Einzelteilen von ausrangierten Fahrrädern bestehen, die aus dem eigenen Keller und einem Studierendenwohnheim stammen. Die funktionale Umsetzbarkeit des ausgearbeiteten Konzepts eines fahrbaren Leichtbau-Chassis konnte dabei bei einer Demonstrationsfahrt vor der Fakultät Maschinenbau belegt werden.

Das Gesamtgewicht des „Rolling Chassis“ beläuft sich schlussendlich noch auf 35 Kilogramm, was in weiterführenden Projekt- und Abschlussarbeiten durch den Einsatz von Leichtbaumaterialien weiter reduziert werden soll. Darüber hinaus soll in zukünftigen Ausführungen eine Kabine entwickelt und der Elektroantrieb integriert werden.

Sebastian Zenger bei der ersten Testfahrt mit dem neuentwickelten Leichtbau-Pedelec. Fotos: Daniela Stang