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DIESES RAD WURDE ERST
DIESES RAD WURDE ERST DURCH DEN 3D-DRUCK MÖGLICH Sebastian Meinecke ist Gründer, CEO und Designer bei Urwahn und für das gedruckte Pedelec verantwortlich. viele Vorteile. Zum Beispiel ist die Recyclingfähigkeit des Pulvers sehr hoch und es entsteht eine optimale Materialausnutzung. Mit dem Waldwiesel.E zeigt die Magdeburger Fahrradmanufaktur Urwahn, wie viel Entwicklungspotenzial das Fahrrad noch bietet. Im 3D-Druck-Verfahren gefertigt, erhofft sich Urwahn-Chef Sebastian Meinecke, nachhaltige Wettbewerbsvorteile. Interview: Andreas Burkert Sebastian, ein erster Blick aufs Waldwiesel.E genügt, um zu erkennen, da haben sich die Konstrukteure etwas Besonderes einfallen lassen. Was genau ist an dem Pedelec anders? Das Besondere an dem Fahrrad ist, dass die dünnwandigen Verbindungselemente des Urwahn Stahlrahmens unter Zuhilfenahme modernster 3D-Druck-Technik gefertigt wurden. Dabei werden in Anwendung des generativen Laserschmelzverfahrens (Selective Laser Melting SLM) die Verbindungselemente aus zuvor verdüstem Metallpulver Schichtweise aufgebaut. Die einzelnen Metallschichten werden hierbei mittels eines Lasers miteinander verschmolzen. Warum hat Urwahn die 3D-Drucktechnik gewählt? Damit können wir den Herstellungsprozess unserer komplexen Verbindungselemente drastisch verkürzen und benötigen keinerlei kostenintensive Werkzeuge zur Herstellung. Dass der Bauteilgeometrie hierbei nahezu keine Grenzen gesetzt werden, nutzen wir für die die organische Darstellung und die Integration beispielsweise der Verkabelung oder Schraubaufnahmen. Und warum das Selective Laser Melting? Mit dem Selective Laser Melting SLM-Verfahren können wir unter anderem eine sehr gute Oberflächengüte erreichen. Zudem eignet es sich gut für eine hohe Bauteilkomplexität. Des Weiteren können Bauteile mit einem hohen Volumen beim SLM-Verfahren hergestellt werden. Auch aus einer nachhaltigen perspektive bietet das SLM-Verfahren 016 Du sprachst zu Beginn des Gesprächs von dünnwandigen Verbindungselementen. Kannst Du da konkreter werden und ist die Wandstärke durch den 3D-Druck oder aber durch die Funktion begrenzt? Die Wandstärke der Verbindungselemente ist bis zu 0,9 Millimeter reduziert. In Bereichen, wo die Stabilität es erfordert, sind die Wandstärken auch dicker, um zum Beispiel die Lenkkopfsteifigkeit oder Tretlagersteifigkeit garantieren zu können. Die funktionale Integrationstiefe begrenzt zwar die Möglichkeit der Wandstärkenreduzierung in gewissen Bereichen. Dennoch sind wir rechnerunterstützt daran bestrebt, die Wandstärken serienbegleitend noch weiter zu reduzieren. Der schwierigste Part der Entwicklungsarbeit liegt nun aber hinter Dir. Wie lange hat der Prozess gedauert, die Fahrradkomponenten mit dem SLM-Verfahren fertigen zu können? Etwa fünf Jahre haben wir geforscht und geprobt. Die Entwicklung zum Urwahn Bike begann bereits 2015 mit meiner Masterarbeit an der Otto-von- Guericke Universität in Magdeburg. Dort wird das phasen-orientierte Vorgehensmodell des Integrated Design Engineerings gelehrt, welches ich als theoretische Grundlage nutzte. Dieses wird im Übrigen auch heute noch bei Urwahn für die Produktentwicklung herangezogen. Worum genau geht es? Wir stellen dabei gezielt den Nutzer in den Mittelpunkt und analysieren konsequent seine alltäglichen Gebrauchsszenarien, um eine frustfreie und intuitive Produktnutzung zu gewährleisten. In diesem Forschungsprojekt erfolgte die Entwicklung und Erprobung der Rahmenstruktur und dann im Anschluss die Gründung in 2017. Durch den 3D-Druck konnte das Urwahn Bike ohne Kompromisse an Design und Funktionalität realisiert werden.
Bilder: Urwahn, Andreas Burkert Gab es während der Erprobungsphase auch Momente der Verzweiflung? Im Prinzip geht jeder Entwicklungsschritt mit speziellen Schwierigkeiten einher. Die Entwicklung und spätere Zertifizierung des Rahmens stellte uns vor umfangreiche konstruktive Fragestellungen, die wir aber durch zahlreiche Prototypentests, Simulationen oder Optimierungsschleifen überwinden konnten. Das Finden eines geeigneten kompromisslosen Produktionsverfahrens war ebenfalls mit großen Schwierigkeiten verbunden, weil wir als Unternehmen auf keinerlei Grundlage aufbauen konnten. Das Durchhaltevermögen und die finanzielle Absicherung des Projektes und der persönliche Unterhalt haben uns im Laufe des Projektes immer wieder vor Herausforderungen gestellt. Immerhin war es Neuland. Richtig. Das 3D-Druckverfahren wurde zur damaligen Zeit in der Fahrradbranche noch nicht genutzt und auch heute werden von anderen Fahrradherstellern lediglich Prototypen oder einzelne Teile in Kleinserien gefertigt. Eine Ausnahme ist Bastion Cycles aus Australien. Ein Dank geht aber an das Land Sachsen-Anhalt. Es hat für innovative Unternehmen eine hervorragende Förderlandschaft geschaffen, die bisher leider von viel zu wenigen genutzt wurde. Davon haben wir stark profitiert. Ein ganzes Fahrrad im 3D-Druck herzustellen dürfte kaum möglich sein. Welche Komponenten lassen sich derzeit drucken, welche nicht? Das Rahmenkonzept setzt sich aus 3D-gedruckten Verbindungselementen (Steuerrohrverbinder, Sattelrohrverbinder, Monostaybeugung, Beltport, Tretlager und die beiden Ausfallenden) aus Stahl (1.2709) und tief-gezogenen CrMo-Stahlrohren zusammen. In Handarbeit werden diese durch Schweißtechnik (Platzhirsch) miteinander verheiratet. Nach dem Fügeverfahren wird jede Fügestelle noch einmal kontrolliert und in Feinarbeit formschlüssig verschliffen. Dies verleiht dem Stahlrahmen den unverwechselbaren Charakter und lässt diesen wie aus einem Guss erscheinen. Die Renaissance des Stahls? Wir gehen zurück zu den Wurzeln und setzen bei all unseren Softride-Rahmen zu 100 Prozent auf Stahl. Ganzheitlich in Deutschland produziert, unterliegt dieser einer nachhaltigen Werkstoffpolitik. Die Verwendung des ursprünglichen Werkstoffs Stahl begünstigt die Materialrückführung. Gegenüber Carbon und Aluminium lässt sich Stahl deutlich besser verarbeiten, reparieren und verwerten. Begleitet von kurzen Produktions- und Logistikwegen, können wir zudem auch den CO2-Ausstoß zu Gunsten unserer Umwelt drastisch reduzieren. Ergeben sich dadurch auch konstruktive Vorteile gegenüber der herkömmlichen Herstellungsweise? Die Vorteile des 3D-Drucks liegen in den neuen Möglichkeiten in der Gestaltung und Dimensionierung hochkomplexer Bauteile, allen voran das organische Rahmendesign. Solch dünnwandige und hochkomplexe Bauteile wie unsere Rahmenteile zu fertigen, war durch den 3D-Druck überhaupt erst möglich. Ohne dieses Fertigungsverfahren gäbe es keine Softride-Geometrie mit dämpfenden Fahreigenschaften und keine nahtlos-organische Formsprache. Und was hat das mit der Beugung im Rahmen auf sich? Die Beugung im Rahmen ist nicht nur optisch ansprechend, sondern generiert ein völlig neues und komfortables Fahrerlebnis. Außerdem können Verkabelung und Sattelklemme dezent im Rahmen verschwinden. Bleibt noch die Frage nach der Rentabilität. Bei richtigen Prozessketten sind wir in der Einzelbetrachtung unter Beachtung der Innovations-, Design- und Integrationstiefe deutlich schneller. Besonders durch die schnelle Reproduzierbarund Skalierbarkeit unter Serienbedingungen mit Hilfe des 3D-Drucks stellen sich viele Vorteile heraus. Durch die Prinzipien des Lean Manufacturings behalten wir dazu einen sehr guten Überblick über den Materialfluss und auch das Produzieren On Demand/Just in Time bringt uns nach vorne. Zudem können wir mit einer kurzen Lieferkette trumpfen. Besonders in dieser Zeit, in der viele Fahrradhersteller mit Lieferengpässen zu kämpfen haben, sind wir durch die Produktion in Deutschland im Vorteil was das Timing angeht.. 017
