Waarom is een fiets van aluminium?
We willen een licht product, we willen een robuust product, we willen een mooi product, we willen design, functionaliteit, en elektrisch aangedreven…
We willen steeds meer features op een fiets of een auto en toch moet hij lichter rijden, makkelijker fietsen, sneller accelereren, wendbaarder worden, mooier zijn dan alle anderen en zo min mogelijk kosten tenzij…. Hij zich echt onderscheidt… lichter, sneller, optimaler en goedkoper. Maar hoe dan?
Op dit moment zijn heel veel fietsen van aluminium, ook carbon en stalen fietsen hebben een deel van de markt maar 60% zo niet 70% is aluminium.
Waarom van aluminium? Prijs, vormgeving en aluminium heeft nu eenmaal een hoge specifieke sterkte. Dat wil zeggen sterkte ten opzicht van zijn gewicht. De EN AW-6082 T6 legering, veel gebruikt in de fietsindustrie heeft een treksterkte van 290 Mpa (σ0,2 van 250 Mpa) terwijl de dichtheid 2,7 kg/cm³ is. Standaard frame weegt dus iets van 5-7 kg. Dichtheid van staal is ca 7,8 kg/cm³, drie keer zo zwaar.
Is een aluminium fiets dan 3x zo licht? Nee helaas niet. Waarom niet? Omdat aluminium een stuk flexibeler, lees elastischer is. Deze materiaaleigenschap is de E-modules. Van aluminium is die 70.000N/mm². Drie keer zo slap dan van staal (210.000 N/mm²). Daar wordt in het ontwerp goed rekening mee gehouden en levert bijzondere fraaie framevormen op die je met andere materialen, zeker prijstechnisch, niet voor elkaar krijgt.
Materiaal eigenschappen aluminium
Dichtheid 2,7 kg/dm³
E-modules 70.000N/mm²
Smeltpunt 660°C
Uitzettingscoëff. 23 x 10¯6 / K
Het feit dat het aluminium niet weg roest en zelfs met weinig of geen lak er mooi uit ziet is dan nog een extra voordeel. Je zult je nu afvragen is het aluminium frame dan wel lichter…? Ja, als je een constructie met aluminium goed uitvoert kun je zo’n 40 % lichter construeren. Maak wel optimaal gebruik van de eigenschappen van het materiaal aluminium door een goede functieintegratie te kiezen.
Wil jij weten waar je aan moet denken voor een goed aluminium ontwerp?
Je krijgt van mij de aluminium checklist. Hiermee kun je controleren of je aan alles gedacht hebt om je aluminium product optimaal vorm te geven. Hoe ontvang je die?
Door hieronder in het commentaar veld de vraag te beantwoorden: waar loop jij tegenaan bij aluminium productontwerp?
Iedere reactie ontvangt van mij een mail met de aluminium checklist. Ik wens je veel plezier met je aluminium ontwerp.
Aluminium groet
Ellen
Vul hieronder je naam en e-mailadres in en je ontvangt direct het e-book over aluminium legeringen.
Bij aluminium ontwerp loop ik aan tegen de las spanningen & vervorming in aluminium, zeker bij niet symmetrische vormen
en in het bijzonder bij grote constructies zoals bijvoorbeeld trucks.
Toelaatbare vlaktedrukken bij verschroeven. Ook bij een fiets zijn veel verbindingen geschroefd en/of geklemd. Het ontbreken van duidelijke toelaatbare grenswaarden voor de toelaatbare vlaktedruk loop ik tegenaan.
Beste Erik,
Deze vraag kan Mart je bij helpen.
Ik vraag of hij reageert.
Ellen
Hi Erik,
Ik heb een oud dictaat van het vak “Vliegtuigconstructies I” waar een aantal afleidingen instaan voor het bepalen van een een geklonken verbinding tussen aluminium platen. Niet precies schroeven, maar is een aardige benadering. Ik zal even in oude dictaten duiken en dan een paar kopietjes maken en je die toesturen.
Niet alle S-N Curves zijn makkelijk te verkrijgen, waar kun je deze wel verkrijgen?
Beste Albert,
Geschikte S-N curves zijn inderdaad lastig te vinden. Vaak worden ze per situatie bepaald. Een bron voor de generieke S-N curve is: FKM Richtlinie ISBN 978-3-8163-0605-4 of een andere misschien wel betere bron: Fatigue Data Book; Light Structural Alloys, ASM International, 1995, ISBN 0-87170-507-9
Dank je wel Mart Heerschap en Johannes Homan voor jullie input!
Ellen
Lassen van Alu vind ik niet zo eenvoudig als van staal of RVS. Daarom kies ik eerder voor staal dan Alu als ik een product of prototype moet maken. Ook vermoeidheid welke op kan treden en scheurvorming houdt me tegen.
Mijn ervaring is dat met de juiste materialen, een goed ontwerp (kennis over vermoeiing en hoe te voorkomen is daarin belangrijk), goede lastechniek en een goede lasser, het redelijk probleemloos is om een goede en betrouwbare las/fiets te maken.