TU Dortmund: Weltrekord-E-Bike unter sieben Kilogramm

Dr. Dennis Freiburg von der TU Dortmund hat eigentlich nicht viel gebraucht für sein Weltrekord-E-Bike: Einen Fahrradrahmen plus Laufräder aus einem ultraleichten Baustoff, den Elektromotor eines ferngesteuerten Modell-Hubschraubers, und einen Akku, der in einer handelsüblichen Trinkflasche steckt. Dazu ein paar elektronische Kleinteile. Er setzte sein Ingenieurwissen obendrauf und einige maßgefertigte Bauteile sowie eine selbstentwickelte Software später steht das leichteste Elektrofahrrad der Welt auf der Straße in der westfälischen Großstadt.

Viel Ingenieurswissen und Hilfe von Kollegen

Klingt simpel, war es aber wohl nicht ganz: Konstrukteur Freiburg mobilisierte viel Wissen und Unterstützung von Kolleginnen und Kollegen, um das Ultraleicht-Modell auf die Straße zu bringen. Als Dank winkt nun womöglich die Auszeichnung als Weltrekord-E-Bike.

Der Rahmen ist aus Karbon gefertigt und kommt aus dem Hause Merida.

Karbon-Rahmen von Merida für das Weltrekord-E-Bike

Der Rahmen des Pedelecs besteht aus Karbon, gefertigt von der Branchengröße Merida, die den High-Tech-Frame Freiburg zur Verfügung stellte. Unter dem Tretlager sitzt ein Rollenantrieb, der die Kraft des Elektromotors auf den Mantel des Hinterrads überträgt. Der Motor ist dabei kein Spielzeug: Nicht nur Helikopter-Modelle, auch Drohnen werden von ihm angetrieben. Die Spitzenleistung liege deutlich über den gesetzlichen Obergrenzen für Pedelecs, ist aber über die Software auf die Werte eines handelsüblichen Elektrorads gedrosselt. Die Übertragung über die Welle ist eine Besonderheit und im Pedelec-Bereich nicht alltäglich. „Das ist ein sehr unmittelbarer Antrieb“, sagt Freiburg. Die Kraft des Motors wird direkt auf den Reifen übertragen, nicht wie beim klassischen Mittelmotor über die Kette und die Gangschaltung. Als Nachteil dieser Kraftübertragung sieht der Ingenieur einen leicht erhöhten Verschleiß des hinteren Laufrads.

Akku des Weltrekord-E-Bikes steckt in der Trinkflasche

Den Akku hat Dennis Freiburg in einer handelsüblichen Trinkflasche untergebracht. In ihr steckt nicht nur der Energiespeicher. Der Ingenieur am Institut für Spanende Fertigung (ISF) der TU Dortmund hat sie innen so aufgearbeitet, dass er in der Flasche auch noch die Steuerelektronik unterbringen konnte. Über einen USB-Anschluss in der Flasche ist es Freiburg möglich die stets aktuelle Software für sein Rad aufzuspielen.

Dennis Freiburg mit seinem mutmaßlichen Weltrekord-E-Bike.

Weniger als ein Drittel des Gewichts eines Standard-E-Bikes

Der Vorteil des Leichtgewichts: Das Dortmunder E-Bike kann bequem als normales Fahrrad bewegt werden, wiegt es mit 6,9 Kilogramm doch nur rund die Hälfte eines Standard-Bikes und weniger als ein Drittel des durchschnittlichen Pedelecs. Die Werte liegen auf dem Niveau eines leichten Mittelklasse-Rennrads – natürlich ohne Motor. Um den Motor seines Weltrekord-E-Bikes zu aktivieren, dreht Freiburg am Verschluss der Trinkflasche. Die hat er zum An-Aus-Schalter umfunktioniert. Auch die Unterstützungsstufen des Elektromotors kann er mit einem Dreh am Verschluss regeln. Dafür hat er den eigentlichen Schraubverschluss der Flasche ausgetauscht. Die neue Eigenkonstruktion – wie die Bremshalter per 3D-Drucker hergestellt – beherbergt dazu die gesamte Steuerelektronik.

Der Akku steckt in der Trinkflasche, die Motorkraft wird über eine Rolle direkt ans Hinterrad übertragen.

Reichweite des Weltrekord-E-Bikes: Bis zu 40 Kilometer

Die Reichweite gibt die TU Dortmund mit etwa 25 bis 40 Kilometern an. „Für eine längere Reichweite kann ich einfach einen zweiten Akku anbringen“, berichtet Freiburg. Sensoren am Hinterrad übermitteln der elektronischen Steuerung des Rades Geschwindigkeitsdaten. Der Motor wird mittels Bewegungssensor aktiviert – also nicht über eine Drehmomentsteuerung wie bei den meisten handelsüblichen Pedelecs. Bis 25 Stundenkilometer arbeitet der E-Motor beim Rad mit. „Das ist die gesetzliche Grenze“, sagt Freiburg. „Ab 25 Kilometer bin ich per Muskelkraft natürlich deutlich schneller unterwegs.“ Denn das Weltrekord-E-Bike ist deutlich leichter als seine Geschwister von der Stange, die im Schnitt weit mehr als 20 Kilogramm auf die Waage bringen.

Hier finden Sie alles zu den aktuellsten handelsüblichen E-Bikes!

Begleitender Professor ist selbst Leicht-E-Bike-Fan

Bei der Entwicklung des E-Bikes brachte Freiburg sein Ingenieurwissen ein, musste aber bei der selbst entwickelten Software-Steuerung des Motors noch dazulernen. Unterstützt wurde er nicht nur von Kolleginnen und Kollegen, sondern auch von Prof. Dirk Biermann, dem Leiter des ISF. Der fährt in seiner Freizeit übrigens inzwischen selbst ein leichtes Elektrorad.