Nachhaltige E-Bikes mit 3D-Druck und Titan

Motorknoten sind eines der am schwierigsten herzustellenden Teile bei hochwertigen Elektrofahrrädern. Als GSD Global sich an Sandvik wandte, um die Möglichkeit des 3D-Drucks ihrer Knoten aus Titan zu untersuchen, waren sie begeistert, als sie herausfanden, dass sie eine leichtere, haltbarere - und viel energieeffizientere Lösung erhalten konnten.

Lange Zeit haben die Menschen gezögert, für ihre täglichen Fahrten auf den Komfort ihres Autos zu verzichten. Doch mit der steigenden Beliebtheit von Elektrofahrrädern (E-Bikes) beginnt sich das zu ändern. Das ist mehr als willkommen, wenn man bedenkt, dass die Kohlendioxidemissionen immer noch steigen - und der Verkehrssektor ist der Hauptverursacher dieser Tatsache.

GSD Global ist ein Ingenieurs- und Designberatungsunternehmen mit langjähriger Erfahrung in der Entwicklung von Premium-E-Bikes. Geleitet wird das Unternehmen von Zach Krapfl, einem Ingenieur für Elektrofahrzeuge mit Sitz in Paonia, Colorado. Zach hat sich der globalen Energieeinsparung und der Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe verschrieben - und wählt die Kombination von Fahrrädern, leichten Elektrofahrzeugen und geeigneten Technologien für erneuerbare Energien als Katalysator für, in seinen eigenen Worten, "Erdverbundenheit und auch ein wenig persönliches Glück".

"Ich habe festgestellt, dass Menschen, die ihr Hauptverkehrsmittel auf Elektrofahrräder umgestellt haben, ein gesünderes, glücklicheres und umweltfreundlicheres Leben führen", sagte er bei einem Vortrag über die Zukunft des Verkehrs für TEDx.

Wie bei jeder Kunstform werden auch hochwertige Fahrräder in der Regel in Handarbeit hergestellt, um den spezifischen Geschmack einer Zielgruppe zu treffen, die aus echten Fahrradkennern besteht. Zach Krapfl erklärt:

"Handgefertigte Fahrräder sind die Art von Produkten, die direkt ins Herz gehen - sie sind zunächst einmal Kunstwerke. Wenn wir also diesen hochwertigen Fahrradherstellern ein Material zur Verfügung stellen können, mit dem ihre Fahrräder 10-20 Jahre halten und energieeffizienter sind, dann ist das für sie ein entscheidender Vorteil."

Titan ist schwer zu bearbeiten - aber leichter zu drucken

GSD Global arbeitet für verschiedene Fahrrad-OEMs (Erstausrüster), wobei sich ein Großteil ihrer Designarbeit auf E-Bikes konzentriert. Seit fast einem Jahrzehnt arbeitet das Unternehmen mit Bosch E-Bike-Systemen zusammen. Gemeinsam haben sie an mehreren nordamerikanischen Fahrradmessen teilgenommen und können bestätigen, dass es bis vor kurzem nur sehr wenige E-Bikes in der Szene gab. Man vermutet, dass ein Teil der Erklärung darin liegt, dass die Titanteile, die beispielsweise den Motorknoten bilden, der den Elektromotor am Fahrradrahmen hält, mit Verfahren wie CNC sehr schwierig zu bearbeiten sind - und kostspielig noch dazu. Als GSD Global sich an Sandvik wandte, um die Möglichkeit des 3D-Drucks ihrer Titankomponenten zu untersuchen, waren sie begeistert, als sie feststellten, dass sie durch die Entwicklung des Designs der Motorknoten und deren Anpassung an die additive Fertigung ihre Kosten um bis zu 75 Prozent senken konnten.

"In diesem Moment wurde uns klar, dass wir an einer Sache dran waren, die nicht nur finanziell machbar ist, sondern auch erhebliche Verbesserungen in Bezug auf Qualität und Energieeffizienz ermöglicht", sagt Zach.

Vorteile der Nachhaltigkeit

Indem GSD Global seinen OEMs von Sandvik 3D-gedruckte Motorknoten aus Titan zur Verfügung stellt, können diese die idealen E-Bikes entwickeln, die nicht nur weniger kosten und sich dadurch besser verkaufen lassen, sondern auch viel länger halten. Abgesehen von der finanziellen Machbarkeit bieten die Möglichkeiten, die sich aus der Kombination von Titanpulver und additiver Fertigung ergeben, auch in Bezug auf die Nachhaltigkeit einige Vorteile, zum Beispiel indem die Fahrräder leichter und damit energieeffizienter werden.

"Wir wollten unbedingt die Materialvorteile von Titan in unsere elektrischen High-End-Antriebssysteme für E-Bikes einbringen", sagt Zach Krapfl, bevor er einige der Vorteile erläutert, die er in den Materialeigenschaften von Titan sieht - wie zum Beispiel, dass es extrem ermüdungsbeständig ist und dabei Leichtigkeit und Langlebigkeit bietet.

Nachdem wir mit den Motorknoten begonnen haben, die Zach Krapfl als eines der am schwierigsten herzustellenden Teile bezeichnet, kann es nur noch aufwärts gehen.

"Wir freuen uns sehr darauf, dies mit vielen Marken zu teilen und in Zukunft mehr und mehr additiv gefertigte Teile hinzuzufügen", fährt Zach fort, bevor er schließt;

"Und ich kann es kaum erwarten, all die neuen Osprey®-Metallpulver von Sandvik in der Zukunft zu sehen - vor allem aus ihrer neuen Titanpulveranlage in Schweden."

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• Lesen Sie mehr über die Möglichkeiten der additiven Fertigung unter additive.sandvik
• Lesen Sie mehr über Osprey®-Titanpulver unter metalpowder.sandvik