Rohre Laserschneiden

Stickbike, erst mal egal ob Vierkant oder Rund:

Bereich Tretlager bis Steuerkopf:
Reine Biegebelastung durch Kettenzug und Pedalkraft betrachtet. Betrachtung notwendig für Pedal links, und auch rechts.
Material im Bereich der Neutralen Faser kann entfernt werden, eine optimierte Lage für die unterschiedlichen Lastfälle wäre zu suchen.

Bereich Steuerkopf bis zur Schwinge:
Bei Vorderradantrieb verbleibt nur Biegebelastung durch das Gewicht des Fahrers, bei Hinterradantrieb kommt der Kettenzug noch dazu.
Zusätzlich braucht's ausreichende Torsionssteifigkeit um bei hohen Geschwindigkeiten Flattern zu vermeiden.
Wieder kann wenig belastetes Material im Bereich der neutralen Faser entfernt werden. Stege im 45° Winkel sind vermutlich sinnvoll um auf Torsion ausreichende Werte zu erhalten. Die Biegespannung ist im Bereich des Steuerkopfs und nahe der Schwinge geringer, im Bereich der Sitzabstützung hingegen höher.

Und ganz allgemein nochmal zu dem Gedanken:
Ein Stick, der in einer einzigen Aufspannung mit einigen Minuten Fertigungszeit auf einer CNC gesteuerten Maschine alle notwendigen Schnitte für Steuerkopf, Schwingenanbindung, Kabeldurchführung, etc... hat und dann auch belastungsgerecht optimiert sein kann ist der Gedanke. Für Stahl ist dies, wenn die Optimierung mal gemacht ist, vermutlich ein recht leichtes und günstiges Konzept. Die Optimierung am PC ist eine Arbeit die ich selbst nicht machen kann (Software und Praxis im Umgang damit fehlen mir.) Somit kann ich hier eine Anregung zur Diskussion stellen, aber ein brauchbares Ergebnis wird nur rauskommen, wenn dieser - heute nicht übliche - Ansatz auch weiter ausgearbeitet wird.
Wenn keiner dieser Idee folgen kann, bleibt's halt einer der vielen Gedanken in einem Forum und ist in Ordnung.
Wenn der eine oder andere damit eine Anregung hat, die in einem eigenen Projekt hilft, umso besser.

Gruß, Harald
 
@einrad : Reine Biegebelastung? Dann kannst ja mal mit einem offenen C-Profil herumexperimentieren.. Das sieht dann sicher lustig aus.
Du hast dort auch noch einiges an Torsion was eingeleitet wird, grade wenn man "stampft" und bei Richtungswechseln.
Wenn noch Gepäck hinten drauf ist, kann ein 50x0,8er Rohr bei großen Radstand schon schwammig werden.

Wie gesagt, Löcher sind nicht sehr clever zum Gewicht sparen. Denn der Kraftfluss wird unterbrochen /umgeleitet und es bilden sich Spannungspitzen. Und das Gewicht das man spart, geht an Lack für Innen und Außen wieder drauf :D

@Gerhard Naujok : Im Radbau bedient man sich meist an Ovalrohren. Kettenstreben gibts aber hin und wieder auch in Rechteckform.
Rechteckrohre werden im Stahlbau meist erst ab 1,5mm angeboten. Genormt ists bis 1mm..

Gruß,
Patrick
 
Das findet man max. in Alu so dünn. In Stahl kann man sich das aber aus Blech biegen lassen. Da hat man auch die Möglichkeit deutlich festere Stähle zu nutzen.

Gruß,
Patrick
 
In 1mm nur höhere Festigkeit als Edelstahl 1.4571.
Wenn dann noch mindestens eine Schweißnaht auf die gesamte Länge hinzu kommt, ist dies keine Option.
 
Bereich Tretlager bis Steuerkopf:
Reine Biegebelastung durch Kettenzug und Pedalkraft betrachtet. Betrachtung notwendig für Pedal links, und auch rechts.
Material im Bereich der Neutralen Faser kann entfernt werden, eine optimierte Lage für die unterschiedlichen Lastfälle wäre zu suchen.
Die neutrale Faser ist allerdings nicht unwichtig. Wenn man die entfernt hat man 2 Biegebalken die sich gegeneinander verschieben wie bei einer Blattfeder.
Das kostet Steifigkeit.

Noch schlimmer ist es bei einem Rohr, fehlt da das Material in der Mitte hat man 2 U-Profile. Die Seitenwände werden bei Biegebelastung ausbeulen, dabei sind sie so wichtig.

So etwas kann nur einen Bruchteil der Festigkeit und Steifigkeit eines Rohres haben.

Nach einiger Überlegung bin ich überzeugt dass ein Rahmen mit Auslaserungen schwerer und instabiler werden muss als ein durchgehendes Rohr.

Fachwerke aus Rohren statt aus massiven Stegen werden ja häufiger verwendet, aber auch das ist ein Kompromiss, ein großer voluminöser Körper dürfte auch hier besser sein.

Was ich mir vorstellen könnte ist ein Rohr mit Fachwerkverstärkungen innen wie bei Knochen, aber das ist eher etwas für den 3D-Drucker.
 
Servus,
noch was zu Fachwerken.. diese setzt man eigentlich erst ein, wenn ein geschlossener Hüllkörper (z.B. Rohr) zu groß und zu Beulempfindlich (stichwort dünne Wand) wird.
Das ist bei unseren 50x1,2er Rundrohren noch laaange nicht gegeben.
Bei 200er Rohren könnte man drüber nachdenken..
 
Was ich mir vorstellen könnte ist ein Rohr mit Fachwerkverstärkungen innen wie bei Knochen, aber das ist eher etwas für den 3D-Drucker.

Es gab mal Sattelstützen mit drei Stegen längs des Rohres (in der Draufsicht am Ende des Rohres wie ein Mercedes-Stern). Die brachen bei Dauerversuchen lange vor den einfachen Rohren.
 
Man sollte sich vielleicht etwas mit Bionik befassen denn die Natur hat sich in Millionen Jahren optimiert und diese Zeit hat der Mensch sicherlich nicht.

Hier ein Beispiel wie so etwas aussieht, auf jeden Fall ist in der Natur kein Röhrenhalm oder Ähnliches quer zur Röhre durchlöchert und das aus gutem Grund.

Der-Technische-Pflanzenhalm-ein-struktur-und-128623.jpg

Quelle
 
quer zur Röhre durchlöchert
... auch weil dann Insekten drin nisten würden.

Falls die Idee ist, dass soviele Löcher angeordnet werden, dass auf weiten Strecken nur noch ein Fachwerk stehen bleibt: Ein Fachwerk (Stabwerk) besteht sinnvollerweise aus geraden Stäben die jeder für sich nur auf Zug oder Druck belastet werden, nicht aber auf Biegung. Das lässt sich aus einem Rundrohr naturgemäss nicht herstellen.

Gab es hier nicht schon mal einen Quadratrohr-Fachwerk-Rahmen?
 
Ein Quadradfachwerkrahmen hat , bei "reiner Lehre" aber genau 0 Widerstand gegen Torsion, das klappt parallelogrammmäßig einfach zusammen.
 
Merci @Constructor
Das hat was von Wabenträgern.
Ich meinte eigentlich ein Quadratrohr wo Dreiecke rausgeschnitten sind so dass ein Fachwerk entsteht. War das Ding nicht sogar noch genietet.

@Jack-Lee
Turmdrehkran, K-Verband, Vierendeel...
 
Dann schau dir mal einen Kran ganz genau an..
Da sind alle paar Meter "Etagen" drin, die das ganze am einklappen hindern. Und der Ausleger oben ist ein Dreieck"rohr"
 
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