Passt partout zu diesem Rahmen – 3D-Druck im Fahrradbau

Als das Design fixiert war, war auch klar, dass es sich aufgrund seiner Komplexität und Dünnwandigkeit ausschließlich über den 3D-Druck herstellen lässt. Die perfekte Technologie für das auf Lean Management ausgelegte Geschäftsmodell von URWAHN. Unter diesen Bedingungen folgte die Werkstoffauswahl. Ein hochwertiges, funktionsoptimiertes und für die Breitenanwendung entwickeltes E-Bike, legt Faserverbundstoffe erstmal nahe. Ein sehr leichter und widerstandsfähiger Werkstoff, der aber sehr teuer und wenig recyclingfähig ist und daher nicht in Frage kam. Verarbeitbar sind Faserverbundwerkstoffe über Fused-Filament-Fabrication (FFF) 3D-Drucker.

Als nächster Kandidat wurde Aluminium diskutiert. Ein dankbarer Werkstoff, der sich leicht in Form geben lässt – zum Beispiel über das Laser Powder Bed Fusion (LPBF) oder Binder Jetting 3D-Druck. Doch die Elastizität des Werkstoffes ist zu gering. Die Bruchdehnung von Aluminium erfüllte weder die Sicherheitskriterien noch die Anforderungen an eine dauerhafte Elastizität im Sinne des Fahrkomforts.

Die Lösung fand sich wieder in der Historie des Fahrradbaus. Ein Werkstoff, der durch komfortable Eigenschaften ohne Einbußen in der Steifigkeit auftrumpft: Stahl. Mittels metallurgischen LPBF-Verfahrens lässt sich Stahl auch sehr gut additiv verarbeiten.

Doch damals war der 3D-Druck-Markt noch nicht bereit für Radanwendungen und LPBF, als eine der damals bekanntesten additiven Fertigungstechnologien, äußerst teuer. Per Zufall fand sich eine Alternative: So versuchte sich URWAHN erstmal an 3D-Druck gestütztem Feinguss. Die für den Feinguss benötigten Kerne für die einzelnen Rahmenbauteile wurden auf voxeljet Maschinen in PMMA gedruckt und in Inconel über den Feingussprozess abgegossen. Letztendlich entschied sich URWAHN aber doch für die Fertigung via metallurgischem LPBF, da sich in einer Ausschreibung ein Partner fand, der quasi vor der Haustür saß, was dem Wunsch nach kurzen Lieferwegen zugutekam. Darüber hinaus lassen sich über diesen Produktionsweg die Werkstoffe zu 100 % in den Kreislauf zurückführen.

Anderen 3D-Druck Technologien gegenüber bietet das HSS von voxeljet zudem noch einen entscheidenden Vorteil: Skaleneffekte. Durch den Einsatz von industriellen Druckköpfen – die in der Theorie beliebig groß gebaut werden können – lässt sich die Technologie auch ins Großformat skalieren. Die VX1000 HSS bspw. gehört zu den größten Kunststoff 3D-Druckern am Markt und je größer der Output, desto geringer fallen die Kosten pro Stück aus. Vor allem dann ein wesentlicher Wettbewerbsvorteil, wenn man die Produktion von Hightech E-Bikes nachhaltig zum Wachstum angeregt werden soll.

Fakt ist aber auch: Neben den Personalkosten nimmt der 3D-Druck bei URWAHN die höchste Kostenposition ein. Schuld daran sind insbesondere die Materialpreise und Nachbearbeitungskosten.

„Wenn ich ganz ehrlich sein darf: Vor 4-5 Jahren haben uns die Marketingabteilungen der Hersteller etwas versprochen, was sich bis heute nicht bewahrheitet hat. Wenn man skalieren will, also höhere Stückzahlen produzieren möchte, ist der 3D-Druck kostentechnisch gegenüber konventionellen Fertigungsmethoden nicht wettbewerbsfähig. Ein Wechsel kommt für uns dennoch nicht infrage. Designfreiheit, On-Demand-Produktion und Funktionsoptimierung können uns ‚die konventionellen nämlich nicht bieten. Hier wollen wir wollen weiter Innovator und Pionier bleiben.“ so Meinecke.  Auch aus diesem Grund sind für URWAHN skalierbare Technologien wie das Binder Jetting oder das High Speed Sintering interessant.

Auch das Thema Werkstoffe lässt die Innovationsmühlen mahlen. Besonders der 3D-Druck von TPU in Verbindung mit Individualisierung wird hoch gehandelt. Einen Website-Konfigurator hat URWAHN bereits heute, doch könnte dieser noch weiter ausgebaut werden. Neben einem standardisiert ergonomischen Modell könnte die URWAHN Kundschaft zukünftig auch ein hoch-individualisiertes auswählen. Die wichtigsten Problemstellen sind hier die Schnittstellen Po zu Sattel und Hand zu Griff. Mittels Scann Technologie ließen sich die Sitzknochen und Handflächen scannen und mittels API-Schnittstelle direkt an den Komponenten fertiger, zum Beispiel voxeljet, übermitteln. Die entsprechend angepassten und perfekt für jede Art von individuellem Komfort- oder Leistungsanspruch angepassten Bauteile werden dann im gewünschten Material ausgedruckt und zur in die URWAHN geliefert. On-Demand und right on time.

Neben Privatkunden gehören mittlerweile auch schon Welt- und Daxkonzerne zum Kundenkreis von URWAHN. Im Vergleich zu anderen großen Fahrradbauern, ist URWAHN in Sachen Innovation, Flexibilität und Weitblick weit voraus. Durch die additive Fertigung schafft es die Manufaktur rund um Meinecke und Thomas nicht nur das Fahrrad neu zu erfinden, sondern vor allem auch die Art und Weise wie es hergestellt wird. Globale Herausforderungen haben gezeigt, wie fragil Lieferketten und Abhängigkeiten sein können und wie wichtig es ist, nachhaltige Lösungen und Produktionswege zu entwickeln. Lean Management, wie es URWAHN umsetzt, beweist, dass es bereits heute die richtigen Lösungen gibt. Man muss sie einsetzen. Dabei spielen nicht nur neue Technologien eine Rolle, viel entscheidender ist die Selbstverpflichtung und der Mut diese Technologien einzusetzen und sie in ein klares, werte getriebenes Geschäftsmodell zu übersetzen. Die mittlerweile 20-köpfige URWAHN-Mannschaft macht es vor. Sie machen aus Buzzwords wie Digital Warehousing, Topologioptimierung und Reshoring ein Geschäft und bringen kreative Ideen, effizientes Design und disruptive Technologien damit sprichwörtlich auf die Straße.