ETHEC city ist ein Schweizer Studentenprojekt, das mit den Technologien von heute die Mobilität von morgen radikal verändern will. Um den Herausforderungen des Klimawandels und der Nachhaltigkeit zu begegnen, entwickelt das Team ein Elektromotorrad mit einem genialen Zweiradantrieb, der Energie spart und die Reichweite verbessert.
Entwicklung nachhaltiger Fahrzeuge
Tobias Oesch studiert Maschinenbau an der ETH Zürich und ist technischer Leiter des ETHEC-Stadtprojekts. In einem Team von neun weiteren ETH-Studenten nahm er die Herausforderung an, in nur einem Jahr einen Prototypen eines Elektromotorrads zu entwickeln - vom Konzept über die Konstruktion bis hin zur Montage und Erprobung. Tobias war motiviert, eines der heutigen Hauptthemen der Automobilbranche anzugehen: die Nachhaltigkeit. "Wenn wir die Probleme des Klimawandels angehen wollen, müssen wir unsere städtische und vorstädtische Mobilität stark verbessern", erklärt er. "Motorräder sind effizienter als gewöhnliche Autos, aber wir sehen auf unseren Straßen kaum rein elektrisch betriebene Motorräder - das muss sich ändern".
Bei gewöhnlichen Motorrädern gehen rund 80% der Energie vor allem am Vorderrad verloren, was zu Elektrofahrzeugen mit deutlich geringeren Reichweiten führt. Der Ansatz des Teams zu diesem Thema ist einfach genial: "Wir haben uns entschieden, auch im Vorderrad einen Elektromotor zu integrieren, so dass wir ihn als Generator nutzen können, um die gesamte Bewegungsenergie wieder in das System zurück zu gewinnen", erklärt Tobias. Durch die Rückgewinnung der Bremsenergie mit einem Zwei-Naben-Motor ist es möglich, längere Strecken mit einer kleineren Batterie zu erreichen und damit die Effizienz des Motorrads drastisch zu verbessern. Für die Studenten ist das Projekt Teil eines größeren Ganzen: "Die ETHEC-Stadt ist für uns in erster Linie ein Forschungsprototyp, um diese Rekuperationsmethode zu untersuchen und damit den Bereich der E-Mobilität in Zukunft zu verbessern".
Mit einem kleinen Budget und einem engen Zeitplan für den Bau des Motorrads erwiesen sich die herkömmlichen Fertigungsmethoden bald als ungeeignet für das Team. "Da es sich um einen Prototypen handelt, benötigten wir oft nur einzelne Werkstücke und nicht tausend - in diesen Fällen sind additive Technologien ideal", wie Tobias sagt. Das Team entschied sich für Stereolithographie (SLA), Selektives Lasersintern (SLS) und Selektives Laserschmelzen (SLM), um mehrere Designteile des Gehäuses, aber auch strukturelle Komponenten wie die Montage der Fußrasten in 3D zu drucken. Tobias betont die Freiheitsgrade, die die Studenten durch den Einsatz dieser Technologien gewinnen: "Mit dem 3D-Druck können Sie komplexere Strukturen bauen, was Ihnen die Möglichkeit gibt, mehrere Funktionen in einem Teil zu kombinieren. Weniger Teile bedeuten geringere Kosten und vor allem weniger Gewicht - ein entscheidender Vorteil, vor allem bei Fahrzeugen.
Hohe Haltbarkeit und Festigkeit: Das SLS-gedruckte Gehäuse des Displays und die Tankklappe.
Lasersintern als treibende Kraft
Die Anforderungen an die 3D-Druckobjekte waren hoch, da sie für den Einsatz als Endanwendungsteile konstruiert wurden: Sie mussten nicht nur leicht, sondern auch haltbar und stark sein - Materialeigenschaften, die gut auf das Selektive Lasersintern zutreffen. Als die Studenten nach Partnern Ausschau hielten, beschloss der in der Schweiz ansässige Hersteller von SLS-Druckern Sintratec, mehrere Komponenten zur Unterstützung des Projekts zu sponsern. Anschließend wurden Teile wie das Gehäuse für das Display oder die Tankklappe auf der Sintratec S2-Anlage mit Sintratec PA12 Nylonpulver lasergesintert - mit überzeugenden Ergebnissen. "Die Qualität der Sintratec-Produkte war außerordentlich präzise mit einer sehr guten Oberflächenqualität", betont Tobias. "Insbesondere die Vitrine musste haltbar genug sein, um vor Witterungseinflüssen geschützt zu sein, stark genug, um mechanischen Einwirkungen standzuhalten, und auch robust genug, um ohne Verformung eingesetzt werden zu können. Für den ETH-Studenten erfüllten die SLS-Komponenten diese Anforderungen.
Ein gutes Beispiel für die Vorteile der SLS: Das Gehäuse des Frontdisplays wurde schnell in 3D gedruckt, an die ETHEC geschickt und nach der Lackierung direkt in das Motorrad eingebaut.
Eine vielversprechende Zukunft für die E-Mobilität
Nach der Lackierung montierte das Team die Sintratec-Teile und steht nun kurz vor der Fertigstellung ihres Prototyps. "Wir haben gerne mit einer Firma auch aus der Schweiz zusammengearbeitet, da wir einen sehr engen Kontakt und keine Lieferverzögerungen hatten", sagt Tobias. Wie lautet sein Urteil über die SLS-Technologie? "Für unsere Anwendung war SLS die beste Fertigungslösung. Wenn es jedoch um grössere Serien geht, kann es sehr teuer werden, und ich denke, es ist noch ein langer Weg bis zur Massenproduktion zu gehen. Mit einem System wie der Sintratec S2 - die für kleine bis mittlere Serien geeignet ist - ist das Potenzial für die Industrie offensichtlich. fasst Tobias zusammen: "Meiner Meinung nach hat die SLS-Technologie in der Automobilbranche durchaus ihren Platz. Sie wird vor allem im Prototypenbau und bei der Entwicklung von Fahrzeugen für die Zukunft eine wichtige Rolle spielen! Eine Zukunft der Mobilität, die hoffentlich durch Projekte wie ETHEC city geprägt wird.
{yutube}L5V5ZilQ96E{/youtube}
