Fietsen is gezond houdt het lichaam soepel, traint de gewrichten en versterkt de rug. Een bedrijf dat veel waarde hecht aan comfort is Ergon International GmbH, die ergonomische fietsaccessoires produceert. Handvatten spelen een belangrijke rol bij het fietscomfort. Onderzoekers van het Fraunhofer Instituut voor structurele duurzaamheid en systeembetrouwbaarheid LBF werken samen met het in Koblenz gevestigde bedrijf aan methoden en hulpmiddelen om het ontwikkelingsproces voor ergonomische fietsgrepen te versnellen en te digitaliseren.

De lente hangt in de lucht en de zon schijnt:tijd voor veel fietsliefhebbers om hun fiets uit de kelder te halen en de natuur in te rijden. Echter, hoe langer de reis, hoe ongemakkelijker ze zich voelen:hun nek wordt stijf, hun vingers voelen verdoofd, hun knieën beginnen pijn te doen. Volgens onderzoeken, tussen de 50 en 90 procent van alle fietsers heeft dergelijke klachten. De in Koblenz gevestigde fabrikant van fietsaccessoires Ergon International GmbH is op de hoogte van deze problemen. Om fietsen zo comfortabel mogelijk te maken en fietsers te helpen pijntjes en kwalen te voorkomen, deze KMO (MKB) ontwikkelt ergonomische fietshandvatten. Tijdens het ontwikkelingsproces wordt het krijgt steun van Fraunhofer LBF. Als onderdeel van het MKB 4.0 competentiecentrum Darmstadt (zie kader), onderzoekers van LBF dragen hun expertise bij aan het ontwikkelingsproces van het stuur.

virtueel, numeriek model houdt rekening met parameters zoals drukverdeling

"Grips worden tegenwoordig vaak ontworpen op basis van ervaring, met inbreng van ergonomiespecialisten, ontwerpers en materiaalspecialisten. Op deze manier, eerste prototypes worden gemaakt, die worden getest en beoordeeld door testrenners. De feedback van de testers is subjectief en de resultaten zijn vaak moeilijk te reproduceren, " zegt Jan Hansmann, wetenschapper bij Fraunhofer LBF. Om de testfasen te verkorten, ontwerp een effectiever ontwikkelingsproces en verlaag de materiaalkosten, de projectpartners werkten nauw samen om een ​​methode te ontwikkelen om een ​​eerste verificatie van de eigenschappen van fietshandvatten door middel van numerieke simulatie mogelijk te maken. Met behulp van eindige elementen software, Hansmann en zijn collega's creëren een virtuele, numeriek model van het handvat en de hand, die rekening houdt met verschillende parameters, zoals materialen, materiaal samenstelling, drukverdeling, demping, handgeometrie en de verschillende delen van de hand zoals spieren, huid, botten en weefsel. Het doel is om grips te produceren die de fietser niet voelt, die de belasting van de pols verlichten en die de kleine hobbels dempen en de trillingen absorberen tijdens lange fietstochten. "Als je prototypes uitprobeert met verschillende materialen, u moet dienovereenkomstig verschillende materialen van tevoren vervaardigen en het spuitgietproces herhaaldelijk doorlopen. Met de ondersteuning van de simulatie, je hebt minder iteraties nodig en in plaats van, zeggen, zes verschillende prototypemodellen, je hebt er maar twee nodig, " zegt Hansmann, een voordeel van digitalisering uitleggen. "We zijn in staat om de eerste mechanische eigenschappen te bepalen nog voordat een echt prototype wordt geproduceerd." Nog een voordeel:de methode kan ook worden overgedragen naar andere accessoires, zoals het zadel.

Om verschillende grepen te kunnen evalueren, het team van onderzoekers voerde aanvullende tests uit, waarvan de resultaten ook in de simulatie in aanmerking zijn genomen:met behulp van trillingstests in het laboratorium, Hansmann en zijn collega's testen hoe trillingen - dit geldt met name voor mountainbiken of racers - de vermoeidheid van de onderarmen beïnvloeden. De vereiste meetwaarden voor versnelling en kracht werden bepaald met behulp van elektromyografie (EMG).

Minder prototypes nodig dankzij simulatie

De nieuwe methode maakt een eerste, snelle beoordeling van grepen zonder prototypes te hoeven maken. Hoewel testruns nog steeds nodig zijn, het aantal benodigde prototypevarianten wordt verminderd. Verder, de testen kunnen het hele jaar door worden uitgevoerd, ongeacht het seizoen, en ook het aantal proefpersonen kan worden verminderd. Dit resulteert in een sneller ontwikkelproces. In aanvulling, er zijn besparingen op gereedschaps- en fabricagekosten in de ontwikkelingsfase. "Digitalisering is erg nuttig voor ons, daarom willen we kennis op dit gebied blijven opbouwen. De ontwikkeling van fietsgrepen is mogelijk het eerste van vele projecten die we met digitale ondersteuning uitvoeren, " zegt Franc Arnold, CEO van Ergon International GmbH, het succes van de samenwerking onderstreept.