Speichenräder neu erfinden

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Das junge Unternehmen Evolime entwickelt einen Prozess, der Speichenräder automatisch, kostengünstig und flexibel aus Verbundwerkstoffen herstellt.

Im Sport sind Speichenräder aus leichtem Verbundwerkstoff wie CFK bereits verbreitet. Bislang war die Herstellung mit hohen Kosten verbunden und so für viele Anwendungen unattraktiv.

Anders sieht es bei einem neuen Verfahren von Forschern der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) aus: Damit ist eine auf Kundenwünsche zugeschnittene Produktion automatisiert möglich. Die Kaiserslauterer Forscher vermarkten ihre Technologie im neu gegründeten Start-Up Evolime.

Dr.-Ing. Marcel Bücker steht vor der laufenden Produktionsanlage. Hier wird im letzten Schritt der Außenring gewickelt. Foto TUK / Evolime

Um Speichenräder aus CFK zu bauen, brauchte es bislang viel Zeit. „Der Prozess ist mit zahlreichen Arbeitsschritten verbunden, auch ist viel davon nur in Handarbeit machbar“, sagt Dr. Marcel Bücker, der sich schon lange mit Faser-Kunststoff-Verbunden befasst. „Darüber hinaus fällt von dem teuren Material ein großer Anteil an Verschnitt an“, so Bücker weiter.

Im Nasswickelverfahren effizient zum Speichenrad

Ganz anders sieht es jedoch bei dem Verfahren aus, das Bücker mit Kollegen am Institut für Verbundwerkstoffe an der TUK entwickelt hat. „Im Vergleich zu herkömmlichen Prozessen können wir die Räder mit unserem dreistufigen Verfahren wesentlich effizienter herstellen“, erläutert Betriebswirt Dr. habil. Thomas Robbert. Das Verfahren arbeite außerdem verschnittfrei und habe daher eine sehr gute Umweltbilanz.

„Im Kern handelt es sich um ein Nasswickelverfahren, bei dem Carbonfasern automatisiert auf kleine Formteile aufgewickelt und dabei gleichzeitig zu Radstrukturen umgeformt werden“, erklärt Bücker. Zunächst stellen die Ingenieure dazu mit einem 3D-Drucker Formen aus biologisch abbaubarem Kunststoff her. Die genaue Form gibt dabei ein Computerprogramm vor. Sie kommen im Anschluss bei der Produktion der Räder zum Einsatz und werden auf einer rotierenden Werkzeugplatte mit einem Carbonfaserband umwickelt.

Aus Faserbändern wird ein Speichenrad

„Das geht so lange, bis die gewünschte Dicke für die Speichen erreicht ist. Anschließend wird das noch weiche Band zu Speichen umgeformt“, fährt Bücker fort. In einem letzten Schritt wird ein weiteres Faserband um die Speichen gewickelt, sodass ein komplettes Rad entsteht. Nachdem der Kunststoff – ein Epoxidharz – ausgehärtet ist, werden die Formteile entfernt. Das Speichenrad ist fertig.

Dr.-Ing. Marcel Bücker (l.) und Dr. habil. Thomas Robbert bei der Qualitätskontrolle der fertigen Bauteile. Im Bild zu sehen ist ein Grundkörper für eine Hochleistungsschleifscheibe. Foto: TUK / Evolime

Das Besondere: Je nach Kundenwünschen kann zum Beispiel die Größe des Rads oder die Anzahl der Speichen beliebig angepasst werden. In vielen Fällen kann dies mit einer eigens entwickelten Software „per Knopfdruck“ erfolgen. So lassen sich sehr schnell individuelle Lösungen für Kunden realisieren. Die starke digitale Integration ermöglicht dem Start-Up sehr kurze Lieferzeiten für verschiedenste Bauteile.

Schleifscheiben oder Zahnräder als Anwendung

Die Vorteile eröffnen den Zugang zu Branchen, für die ein niedriges Gewicht bei hoher Performance entscheidend ist. Anwendungen liegen im Maschinen- und Anlagenbau, wie beispielsweise bei Hochleistungsschleifscheiben oder Zahnrädern für Windkraftgetriebe. Zudem bieten Fahrradlaufräder oder Automobilfelgen gute Einsatzmöglichkeiten.

mg

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