Ersatzteile für Elektrofahrräder aus dem 3D-Drucker

Für Bauteile von Elektrofahrrädern ist nicht immer Ersatz verfügbar. Eine Studie zeigt, dass beschädigte Teile additiv gefertigt werden können.

Angesichts wachsender Verkehrsaufkommen und anspruchsvoller Klimaschutzziele gewinnt Elektromobilität immer größere Bedeutung. Insbesondere Elektrofahrräder bieten im Straßenverkehr alltagstaugliche Alternativen zum PKW. Bereits im Jahr 2021 erreichte der Absatz von e-Bikes in Deutschland die Marke von zwei Millionen verkauften Exemplaren. Experten gehen sogar davon aus, dass zukünftig jedes zweite verkaufte Fahrrad ein Elektrofahrrad sein wird. Durch die Vielzahl der Anbieter und die Weiterentwicklung der Modelle kann es jedoch passieren, dass Ersatzteile nicht verfügbar sind und das Elektrofahrrad durch den Ausfall eines Bauteils zum Totalschaden wird.

Ersatzteile aus dem 3D-Drucker

Warum also nicht einfach Ersatzteile aus dem 3D-Drucker fertigen? Dieser Frage widmete sich „AddRE-Mo“. Das vom BMBF geförderte Forschungsprojekt steht für einen industriellen Prozess zur Aufarbeitung von Altteilen – die Additive Refabrikation in der Elektromobilität. Während der Projektlaufzeit von drei Jahren verfolgte ein Verbund aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen das Ziel, die technische Machbarkeit der Refabrikation von Elektrofahrradkomponenten zu demonstrieren und die gesamte Prozesskette – bestehend aus Demontage, Reinigung, Prüfung, Sortierung, Aufarbeitung, Ersatz und Remontage – in einem Werterhaltungsnetzwerk umzusetzen. Zur Evaluierung der Ersatzteilversorgung wurden Elektrofahrradmotoren etablierter Hersteller analysiert, geeignete Materialien untersucht und potentielle Anwendungsfälle additiv gefertigt (beispielsweise Zahnräder und Drehmomentstützen). Anschließend wurden in entwickelten Prüfständen die Lebensdauer, Geräuschentwicklung und Temperaturbeständigkeit geprüft.

Mit der Remontage und dem Test unter realen Einsatzbedingungen konnten die technische Machbarkeit und Haltbarkeit nachgewiesen werden. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass einzelne Bauteile additiv gefertigt und nachhaltig eingesetzt werden können. Auch die Herausforderung der hohen Variantenvielfalt und mangelnden Standardisierung von Elektrofahrradkomponenten kann mit Hilfe additiver Refabrikation bewältigt werden. Damit bietet dieses Verfahren das Potenzial, die Kreislauffähigkeit in der Elektrofahrradbranche zu steigern und die Verschwendung von Ressourcen zu mindern.

Ergebnisse liegen in Studienbroschüre vor

„AddRE-Mo“ endete im September 2022 nach über drei Jahren Laufzeit. Die Projektergebnisse zur additiven Ersatzteilfertigung sind in der Studienbroschüre „Additive Refabrikation in der Elektrofahrradbranche“ erschienen, die vom Fraunhofer IPA gemeinsam mit cirp GmbH und Eletric Bike Solutions GmbH herausgegeben wurde.

Das Projekt wurde unter dem Förderkennzeichen 033R234A vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Maßnahme „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Innovative Produktkreisläufe (ReziProK)“ im Rahmenprogramm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung – FONA3“ gefördert. Die Projektgruppe Prozessinnovation am Fraunhofer IPA leitete das Projektkonsortium. Electric Bike Solutions GmbH, cirp GmbH, Trägerverein Umwelttechnologie-Cluster Bayern e. V. und Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH waren als Partner beteiligt.

Der kostenlose Download der Studienbroschüre ist hier erhältlich:
https://www.ipa.fraunhofer.de/ebike-refabrikation

Fachlicher Ansprechpartner:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
M.Sc. Jan Koller
Universitätsstr. 9
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Telefon +49 921 78516-434
E-Mail: jan.koller@ipa.fraunhofer.de

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