Ergon digitaliseert ontwikkelproces voor fietshandvatten

Ergon International, producent van ergonomische fietsaccessoires, werkt aan methoden en oplossingen voor het versnellen en digitaliseren van het ontwikkelproces voor ergonomische fietshandvatten. Het bedrijf uit Koblenz (D) heeft daarvoor de hulp ingeschakeld van het Fraunhofer Institute for Structural Durability and System Reliability LBF.

De lente hangt in de lucht en de zon schijnt (zo nu en dan): tijd voor veel fietsliefhebbers om hun fiets uit de kelder te halen en kilometers te maken. Hoe langer de reis, des te ongemakkelijker voelen ze zich: een stijve nek, vingers die verdoofd aanvoelen en knieën die pijn doen. Volgens studies heeft tussen de 50 en 90 procent van alle fietsers last van dergelijke klachten. Ergon is op de hoogte van deze problemen. Om het fietsen zo aangenaam mogelijk te maken en fietsers te helpen pijn te vermijden, ontwikkelt Ergon ergonomische fietshandvatten. Met hulp van Fraunhofer LBF probeert de producent het ontwikkelproces nu te gaan versnellen met behulp van digitalisering.

Simulatie

“Handvatten van vandaag zijn vaak ontworpen op basis van ervaring, met de input van ergonomiespecialisten, ontwerpers en materiaalspecialisten. Op deze manier worden initiële prototypen gemaakt, die worden getest en geëvalueerd door testfietsers. 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, een effectiever ontwikkelproces te ontwerpen en de materiaalkosten te verminderen, werkten Ergon en Fraunhofer nauw samen om een ​​methode te ontwikkelen om een ​​eerste verificatie van de kenmerken van de fietshandvatten mogelijk te maken door middel van simulatie. Met software creëren Hansmann en zijn collega’s een virtueel, numeriek model van het handvat en de hand, dat rekening houdt met verschillende parameters, zoals materialen, materiaalsamenstelling, drukverdeling, demping, handgeometrie en de verschillende delen van de hand zoals spieren, huid, botten en weefsel. Het doel is om handvatten te produceren die de fietser niet voelt, die de belasting op de pols reduceren en die de kleine hobbels dempen en de trillingen absorberen tijdens lange fietstochten.

Minder prototypes 

“Als je prototypes met verschillende materialen uitprobeert, moet je van tevoren verschillende materialen maken en het spuitgietproces herhaaldelijk doorlopen. Met de ondersteuning van de simulatie heb je minder iteraties nodig en in plaats van bijvoorbeeld zes verschillende prototype-modellen, heb je er maar twee nodig”, zegt Hansmann, die het voordeel van digitalisering uitlegt. “We kunnen de initiële mechanische eigenschappen bepalen nog voordat een echt prototype is geproduceerd.” Nog een voordeel: de methode kan ook worden overgedragen aan andere accessoires, zoals het zadel.

Om verschillende handvatten te kunnen beoordelen, voerde het team van onderzoekers aanvullende tests uit, waarvan de resultaten ook in de simulatie in aanmerking werden genomen: Aan de hand van trillingsproeven in het laboratorium, testten Hansmann en zijn collega’s trillingen (dit geldt met name voor het rijden op mountainbikes of racers) die het vermoeien van de onderarmen beïnvloeden. De vereiste versnellings- en krachtmeetwaarden werden bepaald met behulp van elektromytografie (EMG).

De nieuwe methode maakt een eerste, snelle beoordeling van handvatten mogelijk zonder prototypes te hoeven maken. Hoewel testruns nog steeds vereist zijn, is het aantal benodigde prototype-varianten verminderd. Bovendien kunnen de tests het hele jaar door worden uitgevoerd, ongeacht het seizoen, en het aantal proefpersonen kan ook worden verminderd. Dit resulteert in een sneller ontwikkelingsproces. Bovendien zijn er besparingen op het vlak van gereedschap en fabricagekosten in de ontwikkelingsfase. “Digitalisering is erg nuttig voor ons, dus we willen doorgaan met het opbouwen van knowhow op dit gebied. De ontwikkeling van fietshandvatten is mogelijk de eerste van vele projecten die we met digitale ondersteuning uitvoeren”, zegt Franc Arnold, CEO van Ergon International, die het succes van de samenwerking onderstreept.