Fraunhofer will E-Bike-Motoren industriell aufarbeiten

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (Fraunhofer IPA) haben sich damit beschäftigt, wie defekte Teile von E-Bikes wieder industriell aufgearbeitet werden können, um sie erneut verwenden zu können. In einer Studie zeigten sie auf, dass E-Bike-Motoren wieder neues Leben eingehaucht werden kann.

Ist eine Komponente eines E-Bikes defekt, wird sie meist komplett durch eine neue ersetzt. Die alte landet im Müll, weil eine Reparatur nicht wirtschaftlich und oft auch technisch nicht machbar ist. Forschende der Fraunhofer IPA haben nun in der Studie "Addaptive Refabrikation in der Elektrofahrradbranche" untersucht, ob eine Aufarbeitung im industriellen Stil möglich ist. Und ob sich einzelne Komponenten nicht doch wirtschaftlich lohnend austauschen lassen. Die Studie erfolgte im Rahmen des Projektes "AddRE-Mo", das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird und kann kostenlos angefordert werden.

Neue Teile durch additive Herstellungsverfahren

Zunächst untersuchten die Wissenschaftler die E-Bike-Motoren hinsichtlich ihrer Ausfallwahrscheinlichkeit. Danach überprüften sie, inwieweit sich defekte oder verschlissene Teile additiv fertigen lassen, um sie einfach ersetzen zu können. Durch 3D-Modellierung oder -Digitalisierung gewannen sie Daten für den 3D-Druck dieser Teile und wählten die nötigen Werkstoffe und additiven Verfahren aus, um sie herstellen zu können. Die Teile wurden zusammen mit dem auf additive Verfahren spezialisierten Unternehmen cirp sowie Electric Bike Solutions gefertigt.

120 verschiedene Bauteile aus 20 unterschiedlichen Werkstoffen wurden im 3D-Druckverfahren hergestellt. Die Komponenten testeten die Wissenschaftler auf Lebensdauer, Geräuschentwicklung und Temperaturbeständigkeit auf eigens dafür entwickelten Prüfständen unter realen Bedingungen. Getriebezahnräder, die etwa im Highspeed-Sintering-Verfahren hergestellt wurden, zeigten sich dabei als besonders zuverlässig.

Die Wissenschaftler konnten nachweisen, dass es möglich ist, einen E-Bike-Motor durch Remanufacturing neu aufzubauen, sodass er einem neuen Motor in nichts nachsteht. Wirtschaftlich liege das Einsparpotenzial je nach Stückzahl bei solchen und ähnlichen Komponenten bei etwa 30 bis 40 Prozent. Da lohne es sich bereits für die Hersteller von Fahrrad-Elektromotoren, auf solche additiven Fertigungsverfahren zurückzugreifen.

Umweltschonendes Remanufacturing

Das käme auch der Umwelt zugute. "Die additive Fertigung bietet das Potenzial, die Kreislauffähigkeit in der Elektrofahrradbranche zu steigern und die Verschwendung von Ressourcen zu mindern. 90 Prozent der Auswirkungen auf das Klima, berechnet in Kilogramm-CO₂-Äquivalenten, lassen sich im Vergleich zur Neuproduktion einsparen", erklärt Jan Koller, Projekt- und Gruppenleiter am Fraunhofer IPA.

Die Ergebnisse des Projektes werden in der neuen Lernfabrik für Remanufacturing, dem RemanLab, am Fraunhofer IPA in Bayreuth gezeigt, das am 23. Mai eröffnet werden soll. Dabei werden alle Prozesse zur Demontage, Reinigung, Aufarbeitung sowie Prüfung der Teile erfahrbar gemacht. "Bislang war das Remanufacturing von kosten- und arbeitsintensiven Prozessen geprägt. Im RemanLab zeigen wir, wie digitale Technologien und Automatisierung die Refabrikation nicht nur von Elektromotoren, sondern zukünftig auch von Elektrokleingeräten und weiteren Produkten revolutionieren können", sagt Koller.

(olb)