{"id":34601,"date":"2022-04-05T11:17:59","date_gmt":"2022-04-05T09:17:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.nimms-rad.de\/news\/?p=34601"},"modified":"2022-04-08T10:20:29","modified_gmt":"2022-04-08T08:20:29","slug":"fahrradrahmen-produktion-der-zukunft","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.nimms-rad.de\/news\/fahrradrahmen-produktion-der-zukunft\/","title":{"rendered":"Dreh-Momente am Dienstag: Die Fahrradrahmen-Produktion der Zukunft"},"content":{"rendered":"

In dieser sehr empfehlenswerten Ausgabe von Dreh-Momente am Dienstag, der Tech-Kolumne von MTB-News-Autor Stefanus, geht es um die Probleme und Herausforderungen der Fahrradrahmen-Produktion der Gegenwart und Zukunft. <\/strong><\/p>\n

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Fahrradrahmen werden nun schon ziemlich lange hergestellt – und die Produktionsmethoden haben sich immer weiter entwickelt. Die n\u00e4chsten gro\u00dfen \u00c4nderungen stehen jetzt bevor. Durch sie wird sich auch das Aussehen von Fahrr\u00e4dern ver\u00e4ndern.<\/p>\n

Status-Quo<\/h2>\n

Heute werden die meisten Rahmen noch immer aus Metall und noch immer als Schwei\u00dfkonstruktion produziert. Rohre kombiniert mit Fr\u00e4s-, Schmiede- oder Blechteilen; fertig ist der Rahmen – zumeist in Diamantform. Im Highend-Bereich gibt es nat\u00fcrlich schon seit vielen Jahren Carbonrahmen und unter diesen viele verschiedene Herstellungsverfahren. Fest steht: Der aktuelle Status funktioniert \u2013 Jahr f\u00fcr Jahr werden schlie\u00dflich Millionen Fahrradrahmen produziert. Doch es gibt gute Gr\u00fcnde, dass sich in Zukunft einiges \u00e4ndern wird.<\/p>\n

\n <\/a>\n \n \"Traditionell\n <\/a>\n
\n #<\/a>\n Traditionell werden viele kleine Kohlefaser-Patches ausgeschnitten und von Hand ausgerichtet.<\/strong> \u2013 Bild: 3T\n <\/figcaption>\n <\/figure><\/div>\n

Probleme<\/h3>\n

Das offensichtlichste Manko der etablierten Prozesse hat die Coronakrise offengelegt: Die Lieferketten sind lang und empfindlich. Viele beteiligte Firmen, die Kleinteiligkeit, die Transportwege – hier kann an vielen Stellen etwas schiefgehen, was dann dazu f\u00fchrt, dass das Produkt nicht zum Saisonstart in der gefragten Menge verf\u00fcgbar ist. Eine Reaktion auf steigende Nachfrage ist mit gro\u00dfer Tr\u00e4gheit verbunden.<\/p>\n

Das Thema Kosten darf ebenfalls nicht untersch\u00e4tzt werden: Die zunehmende Elektrifizierung von Antrieb, aber auch Fahrwerk und \u201esmarten\u201c Funktionen f\u00fcr den Diebstahlschutz oder die Crash-Erkennung bedeuten steigende Kosten f\u00fcr die Komponenten. Gleichzeitig kann der Preis f\u00fcr das Gesamtprodukt nicht beliebig steigen. Es gilt also zu sparen, wo nur m\u00f6glich.<\/p>\n

Auch wenn die Fahrradbranche sich bisher in weiten Teilen verh\u00e4lt, als w\u00e4re ihr Produkt ein Freifahrtschein beim Thema Nachhaltigkeit: Fr\u00fcher oder sp\u00e4ter reicht es nicht, ein lokal emissionsfreies Produkt zu verkaufen. Auch die Fahrradbranche muss sich Gedanken machen, aus welchen Materialien, mit welchen Emissionen und mit welchen Recyclingm\u00f6glichkeiten ihr Produkt produziert wird. Allem Greenwashing zum Trotz gibt es f\u00fcr moderne Carbonrahmen keine Recyclingm\u00f6glichkeit. Im besten Fall wird downgecycelt, beispielsweise die Matrix verbrannt und die Faserschnipsel irgendwo als drittklassige Verst\u00e4rkung verwendet.<\/p>\n

L\u00f6sungsans\u00e4tze<\/h2>\n

Wie also werden in Zukunft flexibel, g\u00fcnstig und nachhaltig Fahrradrahmen produziert? Einen Rahmen aus dem Vollen zu fr\u00e4sen (wie es beispielsweise Actofive<\/a> oder Pole<\/a> tun) ist sicher nicht die richtige L\u00f6sung; auch dann nicht, wenn der Strom f\u00fcr die Fr\u00e4se aus Wasserkraft kommt. Auch die additive Fertigung wird hier vielfach \u00fcbersch\u00e4tzt, sie eignet sich bisher nur sehr bedingt f\u00fcr g\u00fcnstig und nachhaltig bei den ben\u00f6tigten St\u00fcckzahlen.<\/p>\n

\n <\/a>\n \n \"Ganz\n <\/a>\n
\n #<\/a>\n Ganz wichtig f\u00fcr eine Produktion in Europa<\/strong> \u2013 aus dem Werkzeug heraus perfekte Oberfl\u00e4chen erzielen. H\u00e4ndische Nacharbeit ist hierzulande einfach nicht zu bezahlen. Bild: 3T.\n <\/figcaption>\n <\/figure><\/div>\n

Aller Wahrscheinlichkeit nach wird die L\u00f6sung in der Automatisierung liegen. Reduzierte Lohnkosten, Produktion 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche und gleichbleibende Qualit\u00e4t: Kein Wunder, dass es schon heute viele Automatisierungsaktivit\u00e4ten auch in der Fahrradbranche gibt. Fertigungsverfahren oder Prozessschritte, die sich schlecht automatisieren lassen, werden entfallen m\u00fcssen. Mehrere hundert kleine Kohlefaserschnipsel in verwinkelte Geometrien st\u00fcckeln, bis irgendwann ein Fahrradrahmen entstanden ist? F\u00fcr einen Roboter schwierig und in jedem Fall zeitaufw\u00e4ndig.<\/p>\n

3T: Wickeln und Injizieren<\/h3>\n

Auch die Verwendung von Prepreg-Materialien, also mit Harz impr\u00e4gniertem Carbon, wird sich f\u00fcr die breite Masse wohl nicht beibehalten lassen: Die Kosten, die klebrigen Schnipsel, der anfallende Sonderm\u00fcll, die geringe Haltbarkeit im K\u00fchlraum – das wird sich auf Dauer nur der Motorsport oder die Kleinserie leisten. Schon heute zeigt beispielsweise 3T, wie die Produktion hochwertiger Carbonrahmen in Italien stattfinden kann. Die trockenen Fasern werden zu Rohren gewickelt – das geht automatisch und mit weniger Abfall. Anschlie\u00dfend werden die Fasern mit Harz infiltriert, im gleichen Verfahren, in dem BMW in den letzten Jahren 250.000 Fahrzeuge vom Modell i3 gebaut hat. In diesem Prozess bleibt \u00fcbrigens auch das Werkzeug hei\u00df, ein st\u00e4ndiges Heizen und Abk\u00fchlen wie bisher entf\u00e4llt, was signifikante Energieeinsparung bedeutet!<\/p>\n

\n <\/a>\n \n \"Beim\n <\/a>\n
\n #<\/a>\n Beim Wickeln wird das Rohr direkt aus dem Carbon-Roving hergestellt<\/strong> \u2013 die Programmierung bestimmt Faserrichtung und wo wie viele Fasern \u00fcbereinanderliegen. Bild: 3T.\n <\/figcaption>\n <\/figure><\/div>\n
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\n <\/a>\n \n \"Gewickelte\n <\/a>\n
\n #<\/a>\n Gewickelte Rohre k\u00f6nnen lokal verst\u00e4rkt werden<\/strong> \u2013 bei ihrer Produktion f\u00e4llt quasi kein Abfall an. Bild: 3T\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n
\n <\/a>\n \n \"Der\n <\/a>\n
\n #<\/a>\n Der Hauptrahmen wird samt Anschluss f\u00fcr den Hinterbau einteilig hergestellt<\/strong> \u2013 die einzelnen Wickelst\u00fccke werden trocken zusammen ins Werkzeug gelegt und dann mit hei\u00dfem Harz gef\u00fcllt. Bild: 3T\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n <\/div><\/div>\n

Durch eine immer noch hohe Teiligkeit kann 3T seine Rahmen trotz radikal anderer Produktionsweise noch wie gewohnt aussehen lassen. Wer noch weiter automatisieren will, noch schneller, noch g\u00fcnstiger produzieren, der muss das Produkt stark der Produktionsweise anpassen. Wenn Fahrradrahmen nicht mehr aus vielen Einzelteilen hergestellt werden m\u00fcssten, sondern in einem Schuss entstehen k\u00f6nnten, dann h\u00e4tte das ein riesiges Potential hinsichtlich der Kosten. Ohne manuellen Aufwand und m\u00f6glichst direkt vom Halbzeug oder aus dem Ausgangsmaterial in die endg\u00fcltige Form – dann braucht es nur noch ein wiederverwertbares Material und wir n\u00e4hern uns unserer Vision von der kurzen Lieferkette, dem niedrigen Preis und der Kreislaufwirtschaft.<\/p>\n

\n <\/a>\n \n \"Nach\n <\/a>\n
\n #<\/a>\n Nach Tretkurbeln werden bei 3T inzwischen auch die ersten Rahmen in Italien produziert<\/strong> \u2013 m\u00f6glich macht das die Anwendung der Wickeltechnik und des RTM-Verfahrens. Bild: 3T.\n <\/figcaption>\n <\/figure><\/div>\n

Isoco: Spritzguss<\/h3>\n

Konkret ist hier Spritzguss die greifbarste Vision: Durch Faserverst\u00e4rkung kann die Performance von Kunststoff verbessert werden, durch Schieber und in Fluidinjektionstechnik lassen sich immer komplexere Formen bauen. Der Vorteil: Die Rahmen werden sehr schnell, in einem Schuss hergestellt. Konkret gibt Akro-Plastics die Produktionsdauer eines Rahmens mit 90 Sekunden an. Die Werkzeuge und die Prozesstechnik sind zwar nicht g\u00fcnstig, danach l\u00e4uft die Produktion aber weitestgehend ohne manuellen Aufwand. Dadurch kann die Produktion an beliebigem Ort stattfinden, zum Beispiel auch in Deutschland – denn die hier h\u00f6heren Lohnkosten wirken sich kaum auf den Preis des Produktes aus. Das k\u00f6nnte wiederum die Lieferkette verk\u00fcrzen und die Flexibilit\u00e4t erh\u00f6hen. Das so hergestellte Advanced Reco One ist offensichtlich so robust ausgelegt, dass der Hersteller 30 Jahre Garantie geben will. Am Lebensende kann das Material dann geshreddert und wieder im selben Prozess verarbeitet werden; da nie lange Fasern verwendet wurden, ist die Degradation viel geringer als beim Status quo. Die CO2-Emissionen w\u00e4hrend der Produktion sollen ebenfalls nur die H\u00e4lfte betragen, eine Zahl, die schwierig zu pr\u00fcfen ist.<\/p>\n

Video: Isoco Bikes \u2013 Full Production Process<\/strong><\/p>\n

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ISOCO BIKES – FULL PRODUCTION PROCESS<\/div>\n<\/p><\/div>\n
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F\u00fcr alle Nerds: Die Firma V Frames ist eine Tochter von Isoco – gemeinsam hat man mit dem Materialhersteller Akro-Plastic und dem Spritzgie\u00dfmaschinenhersteller Engel den Prozess samt Material bef\u00e4higt. Verwendet wird PA-CF40, also ein Thermoplast mit 40 % Kohlenstofffaser. Das ist hoch, aber geringer als bei Prepreg-Rahmen, wo in der Regel 55 – 65 % erreicht werden. Die Kohlefasern sind rezyklierte Ware, die Schlie\u00dfkraft der Maschine betr\u00e4gt 17000 kN (!). Metallische Inserts sorgen f\u00fcr eine dauerhafte Verbindung, die Produktionskapazit\u00e4t in Deutschland betr\u00e4gt 3 Millionen (!) Rahmen pro Jahr. Das Urban E-Bike ist der Anfang \u2013 Mountainbikes, Kinderr\u00e4der und Lastenr\u00e4der befinden sich laut Engel in Entwicklung.<\/p>\n

\n <\/a>\n \n \"Die\n <\/a>\n
\n #<\/a>\n Die Engel Spritzgie\u00dfmaschine mit Schiebern und Leitungen f\u00fcr die Injektion von Wasser innerhalb der Schmelze<\/strong> \u2013 dieses Monster macht hohle Rahmen im Spritzguss m\u00f6glich. Bild: Isoco.\n <\/figcaption>\n <\/figure><\/div>\n

Die schiere Performance wird dabei sicherlich nicht so gut wie bei Rahmen mit Langfaserverst\u00e4rkung und verlorenem Kern (also dem Status quo). Das erw\u00e4hnte Urban-E-Bike bringt es auf 28,6 kg. Doch die Frage ist: Kann eine gewisse Einbu\u00dfe bei Steifigkeit und Gewicht toleriert werden? Kaufen Kunden gerade \u00fcberhaupt noch nach Steifigkeit oder Gewicht? Sind Fahrr\u00e4der nicht seit Jahren immer schwerer geworden, haben sich dank Funkschaltung und Co. aber weiterhin verkauft? Ich gehe davon aus, dass es die auf maximale Performance getrimmten Modelle immer geben wird – diese aber wie Sportwagen unter Autos die Ausnahme von der Regel darstellen. Eine bessere Performance wird durch h\u00f6heren Preis und schlechtere Nachhaltigkeit erkauft. Das Standard-Modell aber, der Carbonrahmen f\u00fcr die Masse, der wird aller Wahrscheinlichkeit nach nicht mehr lange von Hand aus Duroplasten gebaut – und das ist gut so!<\/p>\n

\n <\/a>\n \n \"Das\n <\/a>\n
\n #<\/a>\n Das Design ist nur teilweise der Gestaltung geschuldet<\/strong> \u2013 wichtiger ist die Herstellbarkeit und die Aufnahme der Belastungen. Bild: Isoco.\n <\/figcaption>\n <\/figure><\/div>\n
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\n <\/a>\n \n \"17.000\n <\/a>\n
\n #<\/a>\n 17.000 kN betr\u00e4gt die Schlie\u00dfkraft der Anlage<\/strong> \u2013 das entspricht dem Gewicht von 425 LkW. Bild: Isoco.\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n
\n <\/a>\n \n \"Reihenweise\n <\/a>\n
\n #<\/a>\n Reihenweise E-Bikes vor hochautomatisierter Fertigung.<\/strong> \u2013 Bild: Isoco.\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n <\/div><\/div>\n

Fazit<\/h2>\n
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H\u00f6here Automatisierung wird es zunehmend erlauben, Fahrradrahmen in Europa oder Nordamerika herzustellen. Durch die Verwendung anderer Herstellungsverfahren sinkt der manuelle Aufwand, im besten Fall auch die Emission von Treibhausgasen und die Kosten. Das Design wird sich durch die Herstellungsverfahren \u00e4ndern, und im Idealfall werden Rahmen sowohl langlebig als auch recycelbar.<\/p> <\/div>\n \n \n <\/section>\n \n

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Alle Artikel der Dreh-Momente-Reihe <\/strong>
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