Von wegen Drahtesel: Konstruktionsübung der anderen Art

Maschinenbau-Studierende entwerfen, bauen und fahren Holz-Fahrrad

200 Jahre ist es her, seit der Urur…urenkel unserer heutigen Fahrräder zum ersten Mal über die Straßen Mannheims holperte. Unzählige Fahrräder sind seitdem konstruiert und gebaut worden, darunter ein ganz besonderes Unikat: Das Holz-Fahrrad aus dem Labor für Maschinenkonstruktion und Produktentwicklung der HTWG Hochschule Konstanz. Federgabel, Rahmen und Lenker sind aus einem Block Eichenholz gefräst. Das Rad mit klassischem Kreuzrahmen und Rücktrittbremse wiegt nur knapp mehr als elf Kilogramm und trägt Fahrer mit einem Körpergewicht von bis zu 100 Kilogramm. Und: Es macht seine Konstrukteure stolz.

Jedes Semester ruft Prof. Dr. Kurt Heppler seine Studierenden im Studiengang Maschinenbau Konstruktion und Entwicklung dazu auf, ein Projekt von Anfang bis Ende umzusetzen. Die Projektidee kommt oft von den Studierenden selbst. Aus einer theoretischen Konstruktionsmethodik-Übung wuchs für Julius Sandner, Fabian Robben und Max Lauer der Wunsch, das am Computer entworfene Rad in das reale Leben zu übertragen. Die praktische Konstruktionsübung bot hierfür den geeigneten Rahmen - und die nötige Finanzierung. Denn: Angetan von der Idee seiner Studenten beantragte Professor Heppler einen Zuschuss aus den sogenannten Lehrinnovationsmitteln der Fakultät Maschinenbau. „Eine selbstentwickelte Maschine anschließend auch selbst zu bauen potenziert den Lernerfolg im Maschinenbau“, ist sein Credo. Dank ihres Einsatzes schafften die Studenten es, nicht das ganze Budget aufzubrauchen. Die Materialkosten betrugen 300 Euro, auf die geleistete Arbeitszeit allerdings wollen sie besser nicht so genau schauen. „Wir standen immer wieder vor neuen Problemen“, erinnert sich Max Lauer.

Die besondere Herausforderung war das Rahmenmaterial: „Als Maschinenbauer haben wir mit Holz wenig Kontakt“, erläutert Julius Sandner. Aus Designgründen hatten sie sich dennoch für den Naturstoff entschieden. Doch wie sollten sie für den Kreuzrahmen aus Holz Antriebs-, Lenk- und Bremskräfte berechnen? Was mussten sie beim Zusammenwirken von Metall und Holz berücksichtigen, was bei der Kraftübertragung? Wie groß muss der Querschnitt des Oberrohrs sein, um die gewünschte Belastung auszuhalten? Das Projekt mit all seinen verschiedenen Fragestellungen erforderte schon bald interdisziplinäre Kompetenzen. So berechneten sie zum Beispiel im Verbundlabor der Fakultät mittels Finite-Elemente-Methode die Kräfte auf den Lenker.

Unterstützung beim Radbau erhielten sie bei den Holzwerkstätten der HTWG und der Universität Konstanz. Auch der Kontakt zu einer externen Schreinerei und einem Zimmermann war hilfreich, um den einen für den Rahmen geeigneten Eichenblock zu finden. „Einerseits war es schwer, überhaupt noch nicht zu Brettern verarbeitetes Holz zu finden, andererseits wollten wir das Budget nicht sprengen“, erinnert sich Max Lauer. Also erwarben sie einen Eichenblock, aus dem die Hochschulwerkstätten alle Bauteile frästen, die mechanische Werkstätte der HTWG erstellte die Metallteile.

Das Trio hatte sich die Arbeitspakete aufgeteilt. Das Projekt zum Ende zu bringen, gestaltete sich dennoch nicht einfach, sagt Fabian Robben: „Mal war einer von uns im Auslandssemester, mal ein anderer wegen seiner Bachelorarbeit beschäftigt.“ Trotz aller Hindernisse haben sie es geschafft: „Es funktioniert“, freut sich Julius Sandner. Und seine Kommilitonen fügen hinzu: „Inzwischen sind wir schon ein paar Kilometer damit gefahren. Das macht schon stolz.“