Electric Eel: Die Signale des Zitteraals

Im Fachbereich Maschinenbau, Fahrzeugtechnik und Flugzeugtechnik der FH München arbeiten Studenten an einer innovativen Fahrrad-Vision. Beim Projekt "Electric Eel" wird der Leichtbauwerkstoff Carbon mit piezoelektronischer Keramik aus dem Bereich der intelligenten Werkstoffe kombiniert. Durch Schwingungen im Fahrradrahmen entstehen aufgrund mechanischer Verformungen elektrische Ladungsverschiebungen (piezoelektrischer Effekt).

Die so erzeugte elektrische Energie kann ohne zusätzliche Stromquellen für verschiedene Anwendungen genutzt werden. Das Prinzip ähnelt dem eines Zitteraals (electric eel), der durch elektrische Organe Stromstöße aussendet.

Zwei Untersuchungsthemen

  1. Über eine CFK-Hinterradschwinge mit Piezokeramik sollen die durch Bodenunebenheiten erzeugten elektrischen Signale den Dämpfer im Fahrwerk von Fully-Hinterbauten steuern.
  2. Im Vorbau wird ein System zum Überwachen der Belastungen auf Gabel und Lenker untersucht. Hierzu werden die Signale der Piezomodule genutzt, um Überlasten zu registrieren. Warnlichter am Lenker zeigen z.B. an, wenn das Fahrrad inspiziert werden muss.

Verformungen bestimmen die Platzierung

Vor dem Aufbringen der Piezomodule misst man die Verformungen der Bauteile bei verschiedenen Belastungen (Sprung, Wiegetritt, Bremsen) mit Linear-DMS und DMS-Rosetten. Dazu werden die Carbonteile vorsichtig mit Nassschleifpapier Körnung 220 angeschliffen bis erste Kohlenstofffasern an die Oberfläche treten und die DMS dann mit kalthärtendem Klebstoff Z70 installiert.

Das Aufzeichnen der Verformungen an der Gabel und am Lenker erfolgt mit Hilfe von zwei Spider8-Messverstärkern und der Software catman®.

 

Der Prüfstand

Zur Entwicklung des Fahrwerks planen Studenten einen Rollenprüfstand, der es erlaubt, die Ansteuerung des Dämpferventils zu untersuchen. Hierzu wird die Verformung der CFK-Hinterradschwinge, der Weg beim Einfedern und das piezoelektrische Signal gemessen. Auch hier werden DMS, Wegaufnehmer,
Kraftaufnehmer und Messverstärker sowie die Software von HBM eingesetzt.

Das Fahrwerk des „electric eel“…

…ist ein komplexes, mechatronisches System, das keine fremden Stromquellen benötigen soll. Der Aufbau des Rollenprüfstandes ist Voraussetzung, um das Zusammenwirken zwischen Einfederung, Ventilschaltung und Dämpfungswirkung fundiert untersuchen zu können.

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