Der Verkauf von Elektrofahrrädern in Deutschland nimmt stark zu. Im Vergleich zum Vorjahr stiegen die Verkaufszahlen 2020 um 43 Prozent auf 1,95 Mio. Stück. Was am Ende des Produktlebens mit den Elektrofahrrädern passieren soll ist derzeit meist nicht geklärt.
Das Projekt „AddRE-Mo“ adressiert dieses Problem indem der prototypische Aufbau eines Werterhaltungsnetzwerks für die urbane Elektromobilität erforscht wird. Ziel ist es, die dezentrale Kreislaufführung von Elektrofahrrädern durch Kombination additiver Fertigungsverfahren und Refabrikation zu untersuchen.
Hier gelangen Sie zum Projektvideo - Wie kann additive Fertigung einen Beitrag zur nachhaltigen Elektromobilität in der Stadt leisten?
Ergebnisse (Stand Juni 2022)
Prozesskette der additiven Refabrikation
Für die Refabrikation von Elektrofahrradmotoren wurde die komplette Prozesskette analysiert. Beginnend mit einer optischen Klassifikation der jeweiligen Motorvariante mit Hilfe eines neuronalen
Netzes wurden im nächsten Schritt geeignete Demontagepfade beschrieben. Dazu wurden Elektrofahrradmotoren etablierter Hersteller hinsichtlich einer möglichst zerstörungsfreien Demontagefähigkeit untersucht. Neben der Auswahl geeigneter Reinigungskonzepte wurde zudem die Wiederverwendbarkeit bzw. Aufarbeitbarkeit der einzelnen Komponenten bewertet. Mit der anschließenden Remontage konnte die technische Machbarkeit der Refabrikation von Elektrofahrradmotoren nachgewiesen werden. Durch die Modellierung und Simulation unterschiedlicher Szenarien bspw. hinsichtlich des Marktumfelds und dem Automatisierungsgrad der Refabrikation soll im nächsten Schritt zudem das ökonomische Potenzial prognostiziert werden.
Ersatzteilversorgung durch additive Fertigung
Die Integration additiver Fertigungstechnologien in die Refabrikation ist ein wichtiger Bestandteil, um ein lokales und ressourceneffizientes Werterhaltungsnetzwerk für Elektrofahrräder aufzubauen. Bauteile, die im Rahmen der Refabrikation nicht wiederverwendet oder aufgearbeitet werden können, müssen durch Neuteile ersetzt werden. Dies gilt u. a. für die im Motor von Elektrofahrrädern verbauten Zahnräder. Aufgrund der hohen Variantenvielfalt der Zahnräder und teils eingeschränkter Verfügbarkeit diese zu beschaffen ergibt sich ein großes Potenzial aus dem Einsatz additiver Fertigungsverfahren. Dazu wurden im Projekt geeignete additive Fertigungsverfahren und Materialien untersucht und Zahnräder unterschiedlicher Geometrien additiv gefertigt. In einem eigens entwickelten Prüfstand wurden neben der Lebensdauer auch weitere Eigenschaften, wie die Geräuschentwicklung und Temperaturbeständigkeit in unterschiedlichen Lastzyklen untersucht. Im Anschluss werden die geeigneten Zahnräder zudem in Elektrofahrrädern verbaut und in Feldversuchen unter realen Einsatzbedingungen getestet.
Kompetentes Netzwerk
Das „AddRE-Mo“ Projektkonsortium bündelt das Know-how für die Bildung zukünftiger Werterhaltungsnetzwerke. Der Praxispartner Electric Bike Solutions GmbH bringt seine Kompetenzen im Umrüsten und der Reparatur von Elektrofahrrädern ein. Der Praxispartner O.R. Lasertechnologie GmbH entwickelt Handlungsempfehlungen für das „Design for Additive Remanufacturing“. Das Wuppertal Institut und die Projektgruppe Prozessinnovation des Fraunhofer IPA konzentrieren sich auf die Umsetzung der additiven Refabrikation. Die hierbei erzielten Ergebnisse werden vom Trägerverein Umwelttechnologie-Cluster Bayern aufgegriffen und öffentlichkeitswirksam verbreitet.
Publikationen
J. Koller; R. Häfner; F. Döpper: Decentralized Spare Parts Production for the Aftermarket using Additive Manufacturing - A Literature Review. In Procedia CIRP, 2022, 107; S. 894–901. https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.05.081
J. Koller: Alte E-Bike-Motoren instand setzen, Umweltmagazin (online), 2022.
L. Schlesinger; J. Koller; O. Oechsle; P. Molenda: Remanufacturing of E-mobility Components - Five-Step Implementation Strategy to increase Sustainability within Circular Economy, 11th International Electric Drives Production Conference (EDPC), 2021. DOI: https://doi.org/10.1109/EDPC53547.2021.9684200
C. Koop, J. Grosse Erdmann, J. Koller; F. Döpper, Circular Business Models for Remanufacturing in the Electric Bicycle Industry,Frontiers in Sustainability, 2021, 2. DOI: https://doi.org/10.3389/frsus.2021.785036
C. Koop; J. Koller, J. Große, V. Klein, Kreislaufwirtschaft in der Elektrofahrradbranche: Untersuchung zur Refabrikation als Lösungsansatz für eine Kreislaufführung von Elektrofahrrädern, Müll und Abfall, 2021; p. 437 – 443. DOI: https://doi.org/10.37307/j.1863-9763.2021.08.05
C. Häfner, J. Koller, C. Koop, V. Klein, Zukunftstrend nachhaltige Elektrofahrräder? Erhebung zur Kreislaufwirtschaft in der Elektrofahrradbranche, Bayreuth, 2021. Link zur Studie
Interview: „Verbraucher unterstützen Remanufacturing“ (23. März 2021)
Projektflyer der Fördermaßnahme (deutsch / englisch) (März 2021)
Der Projektflyer bietet einen Einblick in die Inhalte und Ziele der ReziProK Projekte und stellen jeweils erste Ergebnisse vor.
Projektblatt der Fördermaßnahme (deutsch) (August 2019)
Die Projektblätter bieten eine Kurzübersicht über die einzelnen Projekte und deren Ziele.
Beiträge zu der ReziProK Transferkonferenz im Juni 2022
Poster (Juni 2022)
Präsentation (Juni 2022)
Bildnachweis: AddRE-Mo