Cykling är hälsosamt, håller kroppen smidig, övar lederna och stärker ryggen. Ett företag som sätter stort värde på komfort är Ergon International GmbH, som tillverkar ergonomiska cykeltillbehör. Handtaget på handtaget spelar en viktig roll för cykelkomforten. Forskare vid Fraunhofer Institute for Structural Durability and System Reliability LBF arbetar med det Koblenz-baserade företaget om metoder och verktyg för att påskynda och digitalisera utvecklingsprocessen för ergonomiska cykelgrepp.

Våren är i luften och solen skiner:dags för många cykelentusiaster att ta ut sina cyklar ur källaren och åka ut på landsbygden. Dock, ju längre resan, ju mer obekväma de känner:halsen blir stel, deras fingrar känns domna, knäna börjar värka. Enligt studier, mellan 50 och 90 procent av alla cyklister lider av sådana klagomål. Den Koblenz-baserade tillverkaren av cykeltillbehör Ergon International GmbH är medveten om dessa problem. För att göra cyklingen så bekväm som möjligt och hjälpa cyklister att undvika värk och smärta, detta små och medelstora företag (små och medelstora företag) utvecklar ergonomiska cykelgrepp. Under utvecklingsprocessen, den får stöd från Fraunhofer LBF. Som en del av SME 4.0 Competence Center Darmstadt (se ruta), forskare vid LBF bidrar med sin expertis till styrets utvecklingsprocess.

Virtuell, numerisk modell tar hänsyn till parametrar som tryckfördelning

"Grepp idag är ofta utformade baserat på erfarenhet, med input från ergonomispecialister, formgivare och materialspecialister. På det här sättet, initiala prototyper skapas, som testas och utvärderas av testcyklister. Feedback från testarna är subjektiv och resultaten är ofta svåra att återge, säger Jan Hansmann, forskare vid Fraunhofer LBF. För att korta testfaserna, utforma en mer effektiv utvecklingsprocess och minska materialkostnaderna, projektpartnerna arbetade nära tillsammans för att ta fram en metod för att möjliggöra en första verifiering av cykelhandtagets egenskaper med hjälp av numerisk simulering. Med hjälp av finite element programvara, Hansmann och hans kollegor skapar en virtuell, numerisk modell av handtaget och handen, som tar hänsyn till olika parametrar, som material, materialkomposition, tryckfördelning, dämpning, handgeometri och olika delar av handen som muskler, hud, ben och vävnad. Målet är att ta fram grepp som cyklisten inte känner, som lindrar belastningen på handleden och som dämpar de små stötarna och absorberar vibrationerna på långa cykelturer. "Om du testar prototyper med olika material, du måste tillverka olika material i förväg i enlighet därmed och genomgå formsprutningen flera gånger. Med stöd av simuleringen, du behöver mindre iterationer och istället för, säga, sex olika prototypmodeller, du behöver bara två, säger Hansmann, förklarar en fördel med digitalisering. "Vi kan fastställa initiala mekaniska egenskaper redan innan en riktig prototyp produceras." En annan fördel:Metoden kan också överföras till andra tillbehör, som sadeln.

För att kunna utvärdera olika grepp, forskargruppen genomförde ytterligare tester, vars resultat också beaktades i simuleringen:Använda vibrationstester i laboratoriet, Hansmann och hans kollegor testar hur vibrationer - detta gäller särskilt mountainbike eller raceråkare - påverkar tröttheten i underarmarna. De erforderliga accelerations- och kraftmätningsvärdena bestämdes med hjälp av elektromyografi (EMG).

Färre prototyper behövs tack vare simulering

Den nya metoden tillåter en initial, snabb utvärdering av grepp utan att behöva tillverka prototyper. Även om testkörningar fortfarande krävs, antalet prototypvarianter som behövs minskar. Vidare, testerna kan utföras året runt, oavsett årstid, och antalet testpersoner kan också minskas. Detta resulterar i en snabbare utvecklingsprocess. Dessutom, det finns besparingar när det gäller verktyg och tillverkningskostnader i utvecklingsfasen. "Digitalisering är till stor hjälp för oss, så vi vill fortsätta bygga upp kunskap inom detta område. Utvecklingen av cykelhandtag kommer möjligen att bli det första av många projekt vi genomför med digitalt stöd, "säger Franc Arnold, VD för Ergon International GmbH, understryker framgången för samarbetet.