Der Trend zum E-Bike ist ungebrochen: Im Jahr 2022 machten die mit einem Elektromotor bestückten Fahrräder nach Angaben des Zweirad-Industrie-Verbands schon 48 Prozent aller Fahrrad-Neukäufe aus – Tendenz weiter steigend. Doch wenn an den E-Bikes etwas kaputt geht, ist eine Reparatur durch die Werkstatt insbesondere für Akkus und Motoren häufig technisch und wirtschaftlich nicht umsetzbar. So kann es sein, dass der Ausfall einer Komponente eines Elektrofahrrads zum Totalschaden führt.
Ersatzteil statt Neukauf
“Fallen der Motor oder der Akku aus, wird in der Regel die gesamte Komponente getauscht, obwohl möglicherweise nur ein Zahnrad defekt ist. Für Elektrofahrrad-Werkstätten lohnt sich die Reparatur oftmals nicht, und auch die Hersteller haben ein großes Interesse daran, alte Motoren, die die größten Kostentreiber beim E-Bike sind, durch neue zu ersetzen”, beschreibt Jan Koller, Projektleiter und Gruppenleiter am Fraunhofer IPA, das Dilemma. “Unser Ziel war es, ein Werterhaltungsnetzwerk umzusetzen, indem wir mit dem Remanufacturing einen industriellen Prozess etablieren, bei dem eine größere Stückzahl von 50 bis 100 Motoren in den Aufarbeitungsprozess geht.”
Im Projekt “AddRE-Mo” haben Koller und sein Team die technische Machbarkeit der Refabrikation von Elektrofahrradmotoren nun mit weiteren Partnern untersucht. Im ersten Schritt prüften sie dafür Elektrofahrradmotoren etablierter Hersteller auf ihre Ausfallwahrscheinlichkeit hin. Dann untersuchten sie, ob und unter welchen Bedingungen sich Ersatzteile mit einer hohen Verschleißrate wie Zahnräder und Drehmomentstützen mithilfe von 3D-Druckern fertigen lassen. Insgesamt wurden über 120 Bauteile aus 20 verschiedenen Werkstoffen aus dem 3D-Drucker hergestellt. Das Team des Fraunhofer IPA testete dann die Lebensdauer, Geräuschentwicklung und Temperaturbeständigkeit der so hergestellten Ersatzteile und E-Bike-Motoren in eigens entwickelten Prüfständen und unter realen Belastungen.
Lohnend für Umwelt und Geldbeutel
Die Tests ergaben: Einzelne Bauteile defekter E-Bike-Motoren lassen sich mithilfe des 3D-Drucks nachproduzieren und sie sind stabil und langlebig genug, um wieder im Motor eingesetzt zu werden. Als besonders vielversprechend erwies sich dabei die Produktionsmethode des Highspeed-Sinterings, einem speziellen Verfahren zur Herstellung oder Veränderung von Werkstoffen in Kombination mit dem Kunststoff Polyamid 12 (PA12). Nach der Remontage bestanden diese Komponenten, darunter beispielsweise Getriebezahnräder, auch den Test unter realen Einsatzbedingungen. “Am Ende der Prozesskette erhält man durch das Remanufacturing einen Fahrradmotor, der in puncto Qualität einem neu gefertigten Motor entspricht und auch dieselbe Garantie umfasst”, sagt Koller.
