Fraunhofer: Neue Nutzung alter E-Bike-Motoren ist möglich

Forscher des Fraunhofer IPA haben untersucht, wie sich die Reparatur von E-Bike-Motoren industriell bewerkstelligen lässt.

Artikel veröffentlicht am 5. Mai 2023, 7:59 Uhr, Andreas Donath

Geöffneter Motor eines Elektrofahrrads (Bild: Fraunhofer IPA)

Geht ein Fahrradmotor kaputt, ist er oft Altmetallschrott. Doch das muss nicht immer so sein, wie das Fraunhofer IPA in einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt entdeckte. Die Forscher untersuchten die technische Machbarkeit der E-Bike-Motor-Refabrikation.

Zusammen mit Partnern aus der Fahrradindustrie, dem Trägerverein Umwelttechnologie-Cluster Bayern e.V. und dem Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH analysierten die Forscher den gesamten Prozess des Remanufacturing, von der zerstörungsfreien Demontage über die Reinigung und Prüfung bis zur Remontage. Ziel war es, ein Werterhaltungsnetzwerk zu schaffen, in dem 50 bis 100 Motoren in den Aufarbeitungsprozess einfließen.

Additive Fertigungsverfahren und Materialkombinationen im Fokus

In einem ersten Schritt untersuchte das Forscherteam die Ausfallwahrscheinlichkeit von Elektrofahrradmotoren bekannter Hersteller. Danach wurden Ersatzteile mit hoher Verschleißrate wie Zahnräder und Drehmomentstützen hinsichtlich additiver Fertigungsmöglichkeiten geprüft. Die benötigten Daten für den 3D-Druck wurden entweder durch 3D-Modellierung oder 3D-Digitalisierung ermittelt. Anschließend erfolgte die Auswahl von Materialien und additiven Verfahren.

Insgesamt wurden rund 120 Bauteile aus 20 verschiedenen Materialien im 3D-Drucker hergestellt. Als vielversprechend erwies sich das Highspeed-Sintering-Verfahren in Kombination mit dem Kunststoff Polyamid 12 (PA12).

Vorteile durch Refabrikation von E-Bike-Motoren

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass einzelne Bauteile wie Getriebezahnräder additiv gefertigt und eingesetzt werden können. Durch die Remontage und den Test unter realen Einsatzbedingungen konnten die Projektpartner die technische Machbarkeit und Haltbarkeit nachweisen. Am Ende der Prozesskette entstehe ein Fahrradmotor, der in Bezug auf Qualität einem neu gefertigten Motor entspreche und dieselbe Garantie beinhalte, sagte Jan Koller, Projektleiter und Gruppenleiter am Fraunhofer IPA.

Ein weiterer wichtiger Aspekt des Projekts war die ökologische Bewertung des Refabrikationsprozesses. Im Vergleich zur Neuproduktion ließen sich 90 Prozent der klimarelevanten Emissionen einsparen, erklärten die Forscher. Das wirtschaftliche Einsparpotenzial ist mengenabhängig und liegt bei vergleichbaren Komponenten in der Regel bei etwa 30 bis 40 Prozent gegenüber dem Neukauf des Elektromotors. Dies bietet auch für Hersteller von Elektromotoren Potenzial.

Die Studie Additive Refabrikation in der Elektrofahrradbranche fasst die Projektergebnisse zusammen und kann kostenfrei bezogen werden.

Um die im Projekt erzielten Ergebnisse zu festigen und erfahrbar zu machen, wird die Prozesskette der Refabrikation von Elektrofahrradmotoren in der neuen Lernfabrik für Remanufacturing Reman Lab am Fraunhofer IPA in Bayreuth umgesetzt. Die Eröffnung des Reman Lab ist für den 23. Mai 2023 geplant.