Antalet elcyklar som rullar på gatorna ökar stadigt. Men vad händer om en del i motorn går sönder? Kan den trasiga delen bytas ut eller måste hela motorn ersättas? Kan additiv tillverkning lösa den ekvationen?
Det var utgångspunkten för ett gäng forskare vid tyska Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA. De ville undersöka om det gick att 3D-printa reservdelar inom ramen för en modern cirkulär ekonomi. Det framgår av ett pressmeddelande från forskningsinstitutet.
Problemet är att det ofta saknas reservdelar till defekta komponenter. Det leder till att verkstaden istället för att ersätta den trasiga delen byter ut hela motorn eller batteriet helt i onödan. Det är helt enkelt varken tekniskt möjligt eller ekonomiskt försvarbart att reparera. Lösningen är enligt forskarna så kallad återtillverkning.
Forskarna har tittat på hela tillverkningskedjan och analyserat potentialen med återtillverkning, såväl ekonomiskt som ur ett miljömässigt perspektiv. Vidare har de tittat på möjligheterna med additiv tillverkning och vilka processer och material som lämpar sig bäst för att producera hållbara och gedigna reservdelar.
Testade 120 komponenter
Första steget blev att undersöka elcyklar från etablerade tillverkare för att utreda deras brister. Därefter tittade de på under vilka omständigheter reservdelar som slits mycket kan tillverkas additivt. Nödvändig data samlades in antingen genom 3D-modellering eller 3D-digitalsiering, beroende på komponentens geometri. Utifrån det bestämdes material och additiv process.
De tillverkade komponenterna testades sedan när det gäller livslängd, ljudemission och temperaturbeständighet med hjälp av specialutvecklade testbänkar och under verklig belastning. Totalt testades över 120 komponenter som tillverkades i 20 olika material. High-Speed Sintering-processen (HSS) visade sig vara särskilt intressant i kombination med materialet PA12.
Snällt mot plånboken och miljön
Resultaten av studien visar att enskilda komponenter, som till exempel kugghjul, kan tillverkas additivt och användas på ett hållbart sätt.
– I slutet av processkedjan levererar återtillverkning en cykelmotor som kvalitetsmässigt är i paritet med en nytillverkad motor och dessutom kommer med samma garanti, säger Jan Koller, projektledare och gruppledare på Fraunhofer IPA och fortsätter:
– Additiv tillverkning har potential att förbättra cirkulariteten inom elcykelindustrin och minska resursslöseriet. När det gäller CO2 kan en besparing på 90 procent uppnås i jämförelse med nyproduktion.
Den ekonomiska besparingspotentialen beror på antalet tillverkade enheter, men ligger vanligtvis mellan 30 och 40 procent för jämförbara komponenter med att köpa en ny elmotor.
