Leichtbau Wie kundenindividuelle Fahrräder hergestellt werden könnten

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Verschiedene Rahmengrößen bei Fahrrädern gibt es schon immer. Individuelle Zwischengrößen, die auch das Gewicht des Fahrers berücksichtigen, sind jedoch neu. Innerhalb eines Forschungsprojektes sollen solche individuellen Produkte mittels Umformen und 3D-Druck automatisiert entstehen.

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Die Machbarkeit von kundenindividuellen Produkten in Leichtbauweise wurde an einem Fahrradrahmen demonstriert.
Die Machbarkeit von kundenindividuellen Produkten in Leichtbauweise wurde an einem Fahrradrahmen demonstriert.
(Bild: Prof. Dr. Jörg Kolbe)

Im Projekt Customized Production System will ein Team der Fachhochschule Südwestfalen maßgeschneiderte Produkte vollautomatisiert fertigen. Die entstehenden Produkte sollen leicht, groß und belastbar sein. Und sie sollen in einer Kombination aus Umformtechnik und 3D-Druck hergestellt werden.

Als Versuchsobjekt wurde ein Fahrrad gewählt. Wie die Fachhochschule mitteilt, wird der Rahmen des Fahrrades aus gebogenen Rohren und bionisch optimierten, 3D-gedruckten Verbindungsknoten hergestellt. Dabei werde er individuell auf Größe und Gewicht des Fahrers abgestimmt.

Jeder Rahmen hat einen digitalen Zwilling

Im Konstruktions- und Produktionsprozess wird jeder Fahrradrahmen zunächst als digitaler Zwilling angelegt, heißt es weiter. Dies ermögliche einen vollautomatisierten Produktionsprozess: Zuerst werden die Rahmenprofile aus hochfestem Aluminium umgeformt. Dann fertigt ein Roboter mit 3D-Druckkopf die Verbindungsknoten aus Kunststoff um den Rahmen herum. Dazu muss der Druckkopf sechsachsig geführt werden, um Kollisionen mit den Bauteilen zu vermeiden und die Druckschichten optimal an der Bauteilgeometrie auszurichten.

Die Vorteile gegenüber anderen Produktionsmethoden

Laut Fachhochschule Südwestfalen bietet das neu zu entwickelnde Verfahren einige Vorteile. So könnten Fahrräder oder Prothesen aus Aluminiumprofilen und Kunststoff kostengünstiger gefertigt werden als aus Kohlefaser. Für Medizinprodukte ergäben sich sinnvolle Anwendungen in Entwicklungs- oder Schwellenländern. Im Vergleich zu vollständig aus Kunststoff gedruckten Bauteilen schneide die Multimaterial-Struktur aus Kunststoff und Metall vor allem in puncto Fertigungszeit, Belastbarkeit und Recyclingfähigkeit besser ab.

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