Von der Abfahrt auf den Prüfstand – Bikeerprobung mit realen Lasten

Das Test Center von thyssenkrupp Automotive Systems in Essen bietet innovative Prozesse, die darauf abzielen, die Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit von Bikes und Bikekomponenten unter realen Bedingungen zu testen und zu optimieren.

Die Bikeerprobung umfasst die Kombination von realen Lastdaten, komplexen Prüfkonzepten und speziellen Prüfständen, wodurch eine hohe Aussagekraft hinsichtlich der Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit der Komponenten für den realen Anwendungsfall erreicht wird. Durch die Berücksichtigung von Umweltbedingungen und als akkreditiertes Prüflabor setzt das Test Center neue Möglichkeiten in der Bikeerprobung und trägt maßgeblich zur Optimierung und Weiterentwicklung von Fahrradkomponenten bei.

Bikeerprobung über die Norm hinaus: Der Unterschied zwischen Normprüfungen und realen Lastprüfungen

Normprüfungen beschränken sich auf die Untersuchung einfacher Lastfälle, wobei die Kombination verschiedener Lastfälle kaum berücksichtigt wird. Diese Verfahren dienen der grundlegenden Absicherung der Komponenten, beinhalten jedoch auch keine Überlagerung von Umweltbedingungen.

Im Gegensatz dazu berücksichtigt die Prüfung mit realen Lasten die tatsächlichen Belastungen, die während des Fahrbetriebs auftreten. Dabei können verschiedene Lastfälle kombiniert werden, was die Aussagekraft der Tests erheblich erhöht. Zudem kann die Überlagerung von Umweltbedingungen wie Schmutz oder Korrosion mit einbezogen werden, wodurch die Tests noch aussagekräftiger und realistischer werden.

Der Prozess zur Bikeerprobung mit realen Lasten

Die Bikeerprobung beginnt mit der Aufnahme von Lastdaten von Kunden auf speziellen Prüfstrecken. Hierbei werden verschiedene Sensoren an den Fahrrädern angebracht, um die Belastungen während der Fahrt zu messen. Diese Daten werden anschließend analysiert und für den Prüfstand aufbereitet. Dabei können die vollständigen Lastdaten berücksichtigt werden, oder es können bei Bedarf vereinfachte Lastprofile mit kürzerer Laufzeit abgeleitet werden, welche dann auf den Prüfständen nachgefahren werden.

Ein typischer Ablauf diese Art der Bikeerprobung umfasst folgende Schritte

• Lastdatenaufnahme: Auswahl der Messstrecken und Sensoren, Bewertung der Messdaten und Festlegung des Fahrerprofils.

• Datenanalyse und -reduktion: Klassierung und Schädigungsrechnung, bei Bedarf Reduktion der Lastdaten und Ableitung vereinfachter Profile.

• Prüfstandsoptimierung und Nachfahrgütenachweis: Aufbau und Optimierung des Prüfstandsmodells, Diskussion der Nachfahrgüte der Lastdatensimulation und Abstimmung mit dem Kunden.

• Versuchsdurchführung: Kontinuierliche Datenerfassung und Auswertung, integrierte Funktionsprüfungen und Schadensanalyse.

Prüfkonzepte und Besonderheiten

Das Test Center bietet für die Erprobung mit realen Lastdaten eine Vielzahl von Prüfkonzepten an, die sowohl einfache als auch komplexe Versuche umfassen. Einfache Versuche beinhalten die Prüfung einzelner Komponenten mit einaxialer Lasteinleitung und einfachen Belastungs-Zeit-Funktionen. Diese sind kostengünstig und ermöglichen eine leichtere Vergleichbarkeit von Konzepten, haben jedoch eine begrenzte Aussagekraft hinsichtlich der Haltbarkeit des Realbauteils.

Komplexere Versuche, wie die Betriebsfestigkeitserprobung von Komponenten und Systemen, erfordern höhere Aufwendungen, bieten jedoch eine hohe Aussagekraft im Hinblick auf die Haltbarkeit des Realbauteils. Diese Versuche beinhalten mehraxiale, komplexe Belastungs-Zeit-Funktionen und berücksichtigen Umweltbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Korrosion, Staub und Schmutz.

Besondere Prüfstände und Simulationen

Das Test Center verfügt über spezielle Prüfstände, die für die Bikeerprobung mit realen Lastdaten entwickelt wurden.

2-axialer Vorderradgabelprüfstand

Dieser Prüfstand ermöglicht die realitätsnahe Erprobung von Bremsereignissen an gefederten Gabeln. Durch die 2-axiale Belastung können sowohl vertikale als auch horizontale Kräfte simuliert werden, die während des Bremsvorgangs auf die Vorderradgabel einwirken. Dies ist entscheidend für die Bewertung der strukturellen Integrität und Leistungsfähigkeit unter realen Fahrbedingungen.

Hochgeschwindigkeitsprüfung für Federbeine und Dämpfer

Diese Prüfung ist darauf ausgelegt, die Mountainbikegabeln und -dämpfer unter extremen Bedingungen zu testen. Dabei werden hohe Geschwindigkeiten und dynamische Kräfte simuliert, um sicherzustellen, dass die Federungssysteme auch bei intensiver Nutzung zuverlässig funktionieren. Dies umfasst auch die Analyse von Dämpfungsverhalten und Federwegen bei unterschiedlichsten Belastungen.

Zudem werden die Dämpfer durch einen sogenannten „Dämpfer Test“ auf ihre Reaktionsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Geländearten geprüft, um ihre Leistung und Haltbarkeit zu gewährleisten. Es werden sowohl laborgestützte als auch feldbasierte Testverfahren eingesetzt, um realitätsnahe Bedingungen nachzubilden.

6-Kanal Mehrachsschwingtisch

Der Mehrachsschwingtisch simuliert gemessene Beschleunigungen oder spezifische Beschleunigungsprofile. Dies ermöglicht z.B. die Lebensdauererprobung von Lastenrädern unter mehraxialen Betriebsbelastungen. Der Tisch kann komplexe Bewegungsmuster in allen Raumrichtungen nachfahren, um die Widerstandsfähigkeit der Komponenten gegen Dauerbelastungen zu testen. Diese umfassenden Prüfungen tragen zur Optimierung der Haltbarkeit und Sicherheit der Lastenräder bei.

Korrosions- und Schmutzwasserprüfung sowie Staubprüfung

In dieser Testreihe werden Radkomponenten unter verschiedenen Umweltbedingungen geprüft, um ihre Beständigkeit gegen Korrosion und Verschmutzung zu bewerten. Dazu gehört u.a. die Verwendung von Salzsprühnebel sowie Staub oder Schmutz, um realistische Szenarien nachzustellen, denen Fahrräder in der Praxis ausgesetzt sind. Diese Tests tragen dazu bei, sicherzustellen, dass die Materialien und Beschichtungen der Komponenten auch unter widrigen Bedingungen langfristig standhalten und funktionsfähig bleiben.

Normprüfungen (z.B. DIN 79010, EN 15194, DIN EN ISO 9227, etc.)

Natürlich erprobt das Test Center auch Bikekomponenten und -systeme nach den aktuellen Normen, darunter ISO 4210, DIN 79010, EN 15194 und DIN EN ISO 9227. Der Schwerpunkt liegt dabei bei den Funktionsprüfungen und mechanischen Belastungen mit den Normvorgaben oder auch kundenspezifisch höheren Anforderungen.

Weitere Informationen zu den Normen:

DIN EN ISO 4210: Fahrräder

Die DIN EN ISO 4210 legt die globalen Sicherheitsanforderungen für Fahrräder mit einer Sattelhöhe ab 635 Millimetern fest, was die meisten Erwachsenenräder umfasst. Dazu gehören City- und Trekkingräder, Mountainbikes und Rennräder. Die Prüfungen konzentrieren sich auf die Festigkeit und Haltbarkeit des Fahrrads und seiner Komponenten wie Bremsen, Lenker, Rahmen, Gabel, Beleuchtung und Laufräder.

DIN EN 15194: Pedelecs

Seit Juli 2017 ist die europäische Norm DIN EN 15194 für EPACs (elektromotorisch unterstützte Fahrräder) gültig. Diese Norm legt spezifische Anforderungen für Pedelecs fest, die eine maximale Unterstützung von 25 km/h und eine Nenndauerleistung von höchstens 250 Watt bieten – also die Fahrräder, die allgemein als „E-Bikes“ bekannt sind. Die Norm umfasst sowohl mechanische als auch elektrische Anforderungen, wie beispielsweise für Kabel und Anschlüsse, Leistungsmanagement und das Verhalten bei Fehlfunktionen.

DIN EN ISO 8098: Kinderräder

Die internationalen Sicherheitsanforderungen für Kinderräder sind in der Norm DIN EN ISO 8098 festgelegt. Kinderräder umfassen dabei Modelle mit einer Sattelhöhe zwischen 435 und 635 Millimetern. Die Anforderungen sind kindgerecht gestaltet, was bedeutet, dass die mechanischen Tests mit einem geringeren Gesamtgewicht durchgeführt werden und auch die Anforderungen an die Bremsen angepasst sind.

DIN 79010: Lastenräder

Die neueste Fahrradnorm, die DIN 79010, wurde Anfang 2020 veröffentlicht und behandelt die spezifischen Anforderungen für Lastenräder, sowohl mit als auch ohne Elektroantrieb. Aufgrund der hohen Zuladungsmöglichkeiten sind die Prüfkriterien auf maximale Belastungen von bis zu 250 Kilogramm ausgelegt, bei mehrspurigen Fahrzeugen sogar auf bis zu 300 Kilogramm. Zudem sind die Anforderungen für den Transport von Kindern festgelegt.

Dazu gibt es noch weitere Normen für einzelne Komponenten wie z.B. Fahrradgepäckträger (DIN EN ISO 11243), Fahrradanhänger (DIN EN 15918) oder Fahrradparksysteme (DIN 79008).

DIN EN ISO 9227: Korrosionsprüfungen

Die Norm ISO 9227 beschreibt, wie der Salzsprühtest durchgeführt werden sollte. Dieser Test ist der am häufigsten verwendete Korrosionstest für Metalle, unabhängig davon, ob sie mit organischen oder anorganischen Beschichtungen versehen sind. Durch kontinuierliches Besprühen mit einer Salzlösung in einer Klimakammer wird die Korrosionsbildung beschleunigt, wodurch die Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffen oder Komponenten überprüft werden kann.

Akkreditierte Prüfdienstleistungen

Unser Engagement für höchste Qualität und unser ständiges Bestreben nach Verbesserung werden durch die Akkreditierung nach DIN EN ISO/IEC 17025 für unser Test Center bestätigt. Mit der flexiblen Akkreditierung nach Kat. II können wir nicht nur die Standardprüfungen nach Norm durchführen, sondern haben auch die Kompetenz für eine Modifizierung sowie Weiter- und Neuentwicklung von Prüfverfahren nachgewiesen.

Nachhaltigkeit ist ein zentraler Bestandteil unserer Unternehmensphilosophie. Wir setzen u.a. auf grünen Strom, um unseren ökologischen Fußabdruck zu minimieren und einen positiven Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Unser Energiemanagementsystem ist darauf ausgelegt, den Energieverbrauch kontinuierlich zu überwachen und zu optimieren. Durch die effiziente Nutzung von Ressourcen und den Einsatz innovativer Technologien stellen wir sicher, dass unsere Prozesse so umweltfreundlich wie möglich gestaltet sind. Die Zertifizierung nach ISO 14001 bestätigt unser Engagement für ein effektives Umweltmanagement. Wir sind stolz darauf, unseren Beitrag zu einer nachhaltigen Zukunft zu leisten und kontinuierlich an der Verbesserung unserer Umweltleistung zu arbeiten.