FAHRRÄDER AUS DEM 3D-DRUCKER

Der Traum, Fahrräder im 3D-Drucker zu produzieren, existiert bereits seit Jahren. Immer wieder gibt es Prototypen, die mithilfe der revolutionären Fertigungsidee produziert wurden. Doch dabei blieb es zumindest bislang: Aktuell werben jedoch Unternehmen mit ersten Serienfertigungen.

Der Ansatz der Additiven Fertigung, also das schichtweise Auftragen von Material, wird dabei unterschiedlich verfolgt: Das deutsche Unternehmen Urwahn wendet die auch in anderen Branchen weit verbreitete 3D-Technologie mit Pulver an. Dabei werden mithilfe eines generativen Laserschmelzverfahrens die Verbindungselemente in einem Metallpulverbett schichtweise aufgebaut und die Metallschichten mittels eines Lasers neu verbunden. Das ähnelt einem Tintenstrahldrucker, doch anstelle von Tinte wird über den Druckkopf ein flüssiger Klebestoff als Bindemittel auf die Pulverschichten aufgetragen. Der Drucker zeichnet ein 2D-Bild auf der ersten Schicht und verklebt die weiteren Schichten, bis das Endprodukt fertig ist. Die Materialmenge ist dabei so berechnet, dass sich die Schichten auch untereinander verkleben. Urwahn fertigt damit allerdings nur Verbindungen, der Hauptrahmen aus Stahl wird noch konservativ per Hand gefertigt. Warum? „Es gibt noch keine Druckmaschinen, die so groß sind, um Rahmen ganzheitlich drucken zu können“, beantwortet CEO Sebastian Meinecke die Frage. 

„Es gibt noch keine Druckmaschinen, die so groß sind, um Rahmen ganzheitlich drucken zu können“.

Der Vorteil in der Technologie liegt darin, dass der Herstellungsprozess der komplexen Verbindungselemente drastisch verkürzt wird und keine kostenintensiven Werkzeuge zur Herstellung benötigt werden. Auch sind der Bauteilegeometrie nahezu keine Grenzen gesetzt, was eine Integration von Anbauteilen ermöglicht und wiederum bei Design und Individualisierung neue Möglichkeiten eröffnet. „Wir wissen, dass die Produktion für viele noch abstrakt klingt, wollten aber neue Wege gehen“, begründet Meinecke die Vorgehensweise, die das Unternehmen seit mehreren Jahren verfolgt. Ca. 30 bis 45 Tage dauert es aktuell bis ein Urwahn-Rad fertig gebaut ist. Dafür erhält der Kunde ein individuelles Bike nach seinen Ansprüchen – das allerdings (noch) teuer ist. Der Preis ist für Meinecke noch ein wichtiger Faktor: „Die Produktionskosten sind hoch, weil die Branche zu langsam in der Sache denkt.“ Zwar kommen immer wieder neue Anbieter auf den Markt, aber der 3D-Druck ist noch nicht in der Masse angekommen. Deshalb hält Urwahn auch an seinem Manufaktur-Charakter fest. „Für uns steht Qualität vor Quantität“, so Meinecke.

„Die Produktionskosten sind hoch, weil die Branche zu langsam in der Sache denkt.“

Die US-Hersteller Emerybikes und Superstrata wollen da schon stärker die breite Masse erreichen. Dafür setzen sie auf den Werkstoff Carbon. Die Räder basieren auf den Ideen des Start-ups Avero. Normalerweise werden bei einem Carbonrahmen viele Kleinteile miteinander verklebt und verschraubt und die Verbindungen dafür in einem duroplastischen Verfahren hergestellt. Bei der Avero-Methode sind überhaupt keine Verbindungselemente mehr notwendig. Das besondere hier ist die Fertigung in einem Stück mittels eines thermoplastischen Verfahrens, was den Rahmen noch deutlich robuster machen soll. Der Fertigungsprozess wird einerseits durch einen höheren Druck ermöglicht, aber auch durch eine spezielle Software: Das System führt eine Analyse der Faserorientierung der einzelnen Carbonelemente durch, um festzustellen, wie sich die Kräfte und Beanspruchungen am fertigen Rad auswirken. So wird die Zusammensetzung des Rahmens optimiert, er bleibt stoßfest und leicht. Superstrata geht sogar noch einen Schritt weiter: Das junge Unternehmen verspricht, dass die Rahmen individuell an Körpergröße, Gewicht, Arm- und Beinlänge sowie Sitzposition angepasst werden können. Insgesamt seien über 500.000 Kombinationen möglich, was Superstrata laut Hersteller zum vielseitigsten Carbonfaser-Rad auf dem Markt mache.

 

Der Fertigungsprozess verspricht nicht nur eine bislang unbekannte Variabilität und Gestaltungsfreiheit beim Design, er soll langfristig auch kostengünstiger sein, so die Macher. Da die bisherige Fertigung von Carbonrahmen per Hand geschieht, dauert der Prozess lange. Hinzu kommt ein erhöhter Materialbedarf, weil viel Verschnitt entsteht. Die Fertigung per 3D-Druck soll genau diese Probleme lösen: Die Rahmen werden nicht nur schneller gefertigt, sie sind bei der Qualität komplett identisch. Es braucht dafür aber ein hohes Maß an Digitalisierung und Datenerfassung, damit keine falschen Rahmen entstehen und der Kunde am Ende auch glücklich ist. Die Stückzahlen von Superstrata sind aktuell auf 500 begrenzt, da noch eine crowdfunding-Kampagne über Indiegogo läuft, um die Finanzierung sicherzustellen.