Aufarbeitung statt Entsorgung: So sollen E-Bike-Motoren nachhaltiger werden

E-Bikes sind bereits jetzt relativ nachhaltige und umweltfreundliche Gefährte, vor allem dann, wenn durch ihre Nutzung Fahrten ersetzt werden, die normalerweise mit dem Auto durchgeführt werden würden. Wenn ein E-Bike-Motor ersetzt werden muss, dann landet das ausrangierte Bauteil allerdings im Regelfall auf dem Müll. Doch das muss nicht sein. Forscher:innen des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (Fraunhofer IPA) haben sich mit der Frage beschäftigt, wie ausrangierte E-Bike-Motoren wieder aufgearbeitet werden können.

Mehr Nachhaltigkeit für E-Bikes

In ihrer Studie zeigen die Forscher:innen auf, dass es durchaus möglich ist, E-Bike-Motoren wieder neues Leben einzuhauchen. Derzeit ist die Reparatur von E-Bike-Motoren und auch anderen Bauteilen der elektrisch betriebenen Fahrräder nicht wirtschaftlich und auch oft technisch nicht möglich. Das bedeutet, dass die Teile nach einem Austausch auf dem Müll landen. In der Studie „Additive Refabrikation in der Elektrofahrradbranche“ hat das Team des Fraunhofer IPA untersucht, ob die alten Motoren im industriellen Stil möglich ist und ein Austausch einzelner Komponenten nicht doch wirtschaftlich lohnend gestaltet werden kann. Die Studie entstand im Rahmen des Projektes „AddRE-Mo“, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird.

Es wären erhebliche Einsparungen möglich

Die Forscher:innen begannen damit, die E-Bike-Motoren auf ihre Ausfallwahrscheinlichkeit hin zu untersuchen. Anschließend gingen sie der Frage nach, ob und inwieweit sich defekte oder verschlissener Teile auch additiv fertigen lassen, um sie dann einfach ersetzen zu können. Dabei kamen 3D-Drucker zum Einsatz, mit denen diese Teile gedruckt werden konnten. Besonderes Augenmerk legte das Team dabei auf die zur Herstellung nötigen Werkstoffe sowie additive Verfahren. Gemeinsam mit den Unternehmen cirp und Electric Bike Solutions, die sich auf additive Verfahren spezialisiert haben, wurden die Teile dann gefertigt.

Insgesamt entstanden so 120 verschiedene Bauteile aus 20 unterschiedlichen Werkstoffen, die dann auf Lebensdauer, Temperaturbeständigkeit und Geräuschentwicklung hin getestet. Dabei zeigten etwa Getriebezahnräder, die im Highspeed-Sintering-Verfahren hergestellt wurden, eine besonders hohe Zuverlässigkeit.

Dem Team gelang es nachzuweisen, dass E-Bike-Motoren durch Remanufacturing neu aufgebaut werden können – sogar so gut, dass sie neuen Motoren in nichts mehr nachstehen. Je nach Stückzahlen bei solchen und ähnlichen Komponenten ließen sich dabei im Vergleich zum Direktaustausch noch mal 30 bis 40 Prozent eingespart werden. Es würde sich demnach auch lohnen, solche additiven Fertigungsverfahren einzusetzen.

Vorteile für die Umwelt

Davon würde dann natürlich auch die Umwelt profitieren. „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„, so Jan Koller, der das Projekt am Fraunhofer IPA geleitet hat.

Die Ergebnisse werden in der neuen Lernfabrik für Remanufacturing am Fraunhofer IPA in Bayreuth gezeigt. Diese soll am 23. Mai eröffnen und auf den Namen RemanLab hören. Die Präsentation des Verfahrens umfasst dabei alle Prozesse zur Demontage, Reinigung, Aufarbeitung sowie Prüfung der Teile. „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„, so Koller.

via Fraunhofer-Gesellschaft