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Das 3D-gedruckte Elektromotorrad im Rahmen des Projekts ETHEC city

Auf 5. Oktober 2020 von Michelle J. veröffentlicht
Das 3D-gedruckte Elektromotorrad

Ein Team aus zehn Studierenden der ETH Zürich nahm sich dem Projekt “ETHEC city” an. Im Rahmen dieses Projekts entwickelt das Team das 3D-gedruckte Elektromotorrad, um den Klimawandel entgegen zu wirken und nachhaltig zu produzieren. Tobias Oesch, technischer Leiter des Projekts ETHEC city, begründet: “Wenn wir die Probleme des Klimawandels in den Griff bekommen wollen, müssen wir vor allem unsere städtische Mobilität stark verbessern. Motorräder sind effizienter als gewöhnliche Autos, aber wir sehen auf unseren Strassen kaum rein elektrische Motorräder – das muss sich ändern.”

Der Entwicklungsprozess

Das Team entschied sich dazu einen Zwei-Naben-Motor im Vorderrad zu integrieren, um die Bremsenergie zurückzugewinnen und dem Problem entgegen zu wirken, dass für gewöhnlich um die 80 Prozent der Energie am Vorderrad verloren gehen. Tobias erklärt: “Wir haben uns entschieden, auch im Vorderrad einen Elektromotor zu integrieren, so dass wir ihn als Generator nutzen können, um die gesamte Bewegungsenergie wieder in das System zurückzuführen.” Dadurch ist das 3D-gedruckte Elektromotorrad in der Lage eine weitere Reichweite zu fahren und ist zudem noch deutlich effizienter. Die gesamte Entwicklung des Prototypen, sprich von der Idee über den Entwurf, bis hin zum Bau und den Testläufen, hat ein Jahr gedauert.

Tobias, als technischer Leiter des ethec city Projekts mit dem 3D-gedruckten Elektromotorrad | alle Bildnachweise: Sintratec

Der Druckprozess

Da es dem Team vorrangig erstmal nur um die Entwicklung eines Prototypen ging, also einer geringen Stückzahl, und es zudem nur begrenzt Zeit und Budget zur Verfügung hatte, konnte sich die additive Fertigung als hilfreich erweisen. Die 3D-Druck-Technologien, die das Team benutzt hat, waren die Stereolithografie (SLA), das selektive Lasersintern (SLS) und das Selektive Laserschmelzen (SLM). Es wurden unter anderem Designteile des Gehäuses sowie strukturelle Komponenten , z.B. die Halterung der Fussrasten, 3D-gedruckt. Tobias betont den Vorteil der additiven Fertigung: : “Mit dem 3D-Druck kann man komplexere Strukturen konstruieren, was die Möglichkeit bietet, mehrere Funktionen in einem Bauteil zu kombinieren.” Durch die Reduzierung der Teile, werden gleichzeitig Kosten und Gewicht gespart. Letzteres ist gerade bei diesem Projekt entscheidend, da so durch weniger Gewicht, auch weniger Energie benötigt wird. 

Sintratecs Unterstützung

Unterstützt wurde der Druckprozess durch Sintratec. Sintratec ist ein innovatives schweizer Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Herstellung von Lasersinter-3D-Druckern spezialisiert hat. Dies mit dem Ziel, die spannende und revolutionäre Technologie einem breiten Spektrum von Anwendern zugänglich zu machen. In diesem Fall machten sie die Technolohie den Studenten nicht nur zugänglich, sondern sponsorten mehrere Komponenten, um das Projekt zu unterstützen. Dadurch wurden das unter anderem das Display-Gehäuse und die Tankklappe aus dem Sintratec PA12-Nylonpulver mit dem Sintratec S2 gedruckt. Tobias ist begeistert: “Die Qualität der Sintratec-Produkte war ausserordentlich präzise mit einer sehr guten Oberflächenqualität. Besonders das Displaygehäuse musste stabil genug sein, Witterungseinflüssen und mechanischen Belastungen standzuhalten, und auch robust genug, um ohne Verformung eingesetzt werden zu können.”

Das Display-Gehäuse und die Tankklappe aus dem 3D-Drucker | alle Bildnachweise: Sintratec

Fazit

Das Forscherteam ist kurz davor ihren Prototypen fertigzustellen. Das 3D-gedruckte Elektromotorrad konnte dank der additiven Fertigung schneller, günstiger und leichter hergestellt werden. Die Komponenten aus dem 3D-Drucker sind langlebig und belastbar. Dennoch weiß er nicht, ob die additive Fertigung auch bei einer größeren Produktion die beste Lösung ist: “Für unsere Anwendung war SLS die beste Fertigungslösung. Wenn es jedoch um grössere Serien geht, kann sie sehr teuer werden, und ich denke, der Weg zur Massenproduktion ist noch weit.” Laut ihm hat die additive Fertigung dennoch ihren Platz im Automobilsektor gefunden: “Mit einem System wie der Sintratec S2 – das sich auch für Klein- und Mittelserien eignet – ist das Potenzial für die Industrie offensichtlich. Tobias fasst zusammen: «Meiner Meinung nach hat die SLS-Technologie im Automobilsektor definitiv ihren Platz. Sie wird vor allem im Prototypenbau und bei der Entwicklung von Fahrzeugen für die Zukunft eine wichtige Rolle spielen!”

Das 3D-gedruckte Elektromotorrad

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