In den 3D-gedruckten Carbonfaser-Fahrradrahmen von Arevo:Interview mit Mitbegründer Wiener Mondesir

Wiener Mondesir, Mitbegründer und CEO von Arevo

Das im Silicon Valley ansässige Unternehmen Arevo erregte 2018 weltweite Aufmerksamkeit, als es den weltweit ersten 3D-gedruckten Carbonfaser-Fahrradrahmen vorstellte. Bei der Präsentation wurde Arevos proprietäre 3D-Druckplattform für Verbundwerkstoffe hervorgehoben – eine Mischung aus Robotik, Materialwissenschaft und fortschrittlicher Software, die leichte, maßgeschneiderte Verbundteile herstellt.

Seit diesem Meilenstein arbeitet Arevo mit Franco Bicycles zusammen, um 3D-gedruckte Carbonfaser-Unibody-Rahmen für eine neue E-Bike-Marke zu liefern. Wir haben mit Wiener Mondesir, Mitbegründer und Chief Technology Officer von Arevo, über die Grundlagen der Technologie, die Vorteile des 3D-Drucks von Verbundwerkstoffen und die Zukunft der skalierbaren Verbundwerkstofffertigung gesprochen.

Könnten Sie uns etwas über Arevo erzählen?

Bei Arevo ist es unser Ziel, die Herstellung von Verbundwerkstoffen im großen Maßstab zu demokratisieren. Durch die Integration von Robotik, fortschrittlichen Materialien und intelligenter Software nutzen wir eine enorme Chance:Kohlefaser ist stärker als viele Metalle und dennoch deutlich leichter, was sie für die Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Verbraucherbranche attraktiv macht. Allerdings ist die herkömmliche Verbundwerkstoffproduktion arbeitsintensiv, kapitalintensiv und weist aufgrund begrenzter Simulationstools und Wissenslücken bei Laien lange Konstruktionszyklen auf. Unsere Lösung – die wir die Digitalisierung von Verbundwerkstoffen nennen – füllt diese Lücke. Designer beginnen mit einem 3D-Modell; Unsere Software analysiert und optimiert automatisch die Faserausrichtung und den Materialverbrauch und generiert präzise Bauanweisungen. Stellen Sie sich ein Spinnennetz vor, das an den richtigen Stellen gerade genug Seide verwendet; Wir ahmen diese Effizienz in jedem Druck nach.

Welche Vorteile bietet der Verbund-3D-Druck?

Kohlefaserverbundwerkstoffe zeichnen sich durch ein außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aus und ermöglichen so robuste und dennoch leichte Teile. Während Metallgitterstrukturen das Gewicht reduzieren können, beginnen sie dennoch mit einem dichten Material. Wenn man mit Kohlefaser beginnt, wird diese Ineffizienz von Anfang an beseitigt. Die anisotrope Natur von Kohlenstoff – stark entlang der Faserrichtung – hat seine Verwendung in der Vergangenheit eingeschränkt, aber unser Toolset abstrahiert diese Komplexität. Designer brauchen keinen Doktortitel mehr; Unsere Software verarbeitet die Richtungsnuancen und ermöglicht es jedem, strukturell einwandfreie Verbundwerkstoffe herzustellen.

Ihr 3D-gedruckter Fahrradrahmen aus Kohlefaser erregte bei seiner Vorstellung große Aufmerksamkeit. Wie verlief der Entstehungsprozess des Fahrradrahmens, vom Design bis zur Produktion?

Arevos 3-D-gedruckter Carbonfaser-Fahrradrahmen [Bildquelle:Arevo]

Wir haben den Fahrradrahmen als Proof-of-Concept ausgewählt, da es sich um eine komplexe, hochbelastbare Struktur handelt, die Präzision erfordert. Herkömmliche Verbundfahrräder durchlaufen einen einjährigen Zyklus – Design, Prototyping, dann Produktion – und erfordern 20–30 Teile und bis zu 40 Arbeiter pro Rahmen. Im Gegensatz dazu wandelt unsere Software ein CAD-Modell in wenigen Minuten in ein isotropes, generatives Design um und optimiert dabei die Faserorientierung und Materialverteilung. In unserem Werk in Kalifornien legt ein sechsachsiger Roboter die Fasern in X-, Y- und Z-Richtung ab und produziert so innerhalb weniger Tage einen vollständig integrierten Unibody-Rahmen. Das Ergebnis ist eine leichte, starke Struktur, die per Software auf Steifigkeit und Fahrqualität abgestimmt werden kann und so ein neues Geschäftsmodell für eine schnelle, bedarfsgerechte Anpassung eröffnet.

Mit rund einer Million Verbundrahmen, die jährlich weltweit produziert werden, ermöglicht die Technologie von Arevo dem Markt den Übergang von massenproduzierten, nahezu identischen Rahmen zu wirklich personalisierten, leistungsstarken Optionen.

Ist der maßgeschneiderte Produktionsansatz ein skalierbares Geschäftsmodell?

Das Emery ONE:Arevo hat seine Partnerschaft mit Franco Bicycles bekannt gegeben, um eine neue Reihe von E-Bikes auf den Markt zu bringen [Bildquelle:Arevo]

Die Individualisierung ist ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal für Fahrräder, da Fahrer von Rahmen profitieren, die auf ihren Körper und Fahrstil zugeschnitten sind. Die Massenproduktion kann eine solche Personalisierung nicht ohne weiteres ermöglichen. Mit unserer Plattform können Kunden einen Rahmen entwerfen, während unsere Software die strukturelle Integrität überprüft. Das Design wird dann bei Bedarf gedruckt, wodurch der Weg vom Konzept bis zum fertigen Produkt optimiert wird.

Welche weiteren Anwendungen stellen Sie sich mit Ihrer Technologie vor?

Während wir uns derzeit auf Mobilität konzentrieren, erstrecken sich die Hauptvorteile – ultraleicht, hochfest und passgenau – auch auf Sportgeräte, Automobilkomponenten, Energielösungen und Luft- und Raumfahrtteile. Wir entwickeln aktiv Anwendungen, bei denen Leistung und maßgeschneidertes Design von entscheidender Bedeutung sind.

Wie passt Robotik in Ihre Technologie?

Herkömmlicher schichtbasierter 3D-Druck lagert Material nur in der X- und Y-Ebene ab, wodurch die Z-Richtung schwächer bleibt. Der voll bewegliche Sechs-Achsen-Roboter von Arevo kann Carbonfasern in allen drei Dimensionen ablegen und beseitigt so die typische Schwäche in der Z-Richtung. Darüber hinaus ermöglicht uns die Reichweite des Roboters von bis zu vier Metern, große Teile – etwa Luft- und Raumfahrtkomponenten – zu drucken, ohne sie in Unterbaugruppen aufzuteilen. Das gleiche Robotersystem kann einen Fahrradrahmen drucken, was die Vielseitigkeit unseres Bauraums demonstriert.

Wie würden Sie den aktuellen Stand des Marktes für 3D-Verbundwerkstoffdruck beschreiben? Wie fortgeschritten ist die Technologie?

[Bildnachweis:Arevo]

Die additive Fertigung von Verbundwerkstoffen gibt es schon seit Jahren, der Fortschritt wurde jedoch durch die manuelle Faserplatzierung und kleine, flache Geometrien begrenzt. Heute ermöglichen automatisierte Robotik und fortschrittliche Harzsysteme komplexe Formen und eine höhere Auflösung. Während mehrere Unternehmen unterschiedliche Ansätze verfolgen – von der Harzchemie bis hin zu Platzierungsstrategien – ist Arevo führend mit einer integrierten Plattform, die Robotik, laserbasierte Abscheidung und KI-gesteuerte Qualitätskontrolle verbindet.

Was sind einige der Herausforderungen, mit denen die Branche konfrontiert ist, sei es der 3D-Druck im Allgemeinen oder der zusammengesetzte 3D-Druck im Besonderen?

Ein großes Hindernis ist der Mangel an zugänglicher Software, die die Möglichkeiten der additiven Fertigung wirklich auslotet. Designer gehen häufig von herkömmlichen, bereits vorhandenen Teilen aus und versuchen, diese für den 3D-Druck nachzurüsten, was die Leistung beeinträchtigen kann. Wir brauchen Werkzeuge, die den Anwender von Anfang an anleiten und ihn dabei unterstützen, die einzigartigen Möglichkeiten additiver Verfahren auszuschöpfen.

Wie sehen Sie die Entwicklung der Branche in den nächsten fünf Jahren?

Wir verlagern die Erzählung bereits von der Neuheit auf die Produktion. In den kommenden Jahren wird sich der Fokus auf Qualität und Skalierbarkeit verlagern. Industrien, die großvolumige, wiederholbare Produktion einsetzen, werden sich von anderen abheben, und wir gehen davon aus, dass sich Standards und Best Practices herauskristallisieren werden.

Die Sicherstellung der Qualität von Teilen und Prozessen ist derzeit ein großes Thema in der additiven Fertigung. Wie geht Arevo diesbezüglich vor?

Das laserbasierte Beschichtungssystem von Arevo führt in Verbindung mit maschinellen Lernalgorithmen eine In-situ-Inspektion während des gesamten Baus durch. Sensoren erfassen Echtzeitdaten und ein geschlossenes Steuerungssystem passt die Parameter im Handumdrehen an, was zu Teilen mit weniger als 1 % Hohlraumgehalt führt. Mikroskopische Querschnitte bestätigen die Homogenität des Materials und stellen sicher, dass unsere Komponenten den strengen Anforderungen der Luft- und Raumfahrt und anderer Hochleistungssektoren gerecht werden.

Was halten die nächsten 12 Monate für Arevo bereit?

Nach der Einführung unseres Fahrradrahmens überstieg die Nachfrage unsere derzeitige Kapazität. Im nächsten Jahr werden wir uns auf die Skalierung der Produktion konzentrieren und gleichzeitig neue Anwendungen im Mobilitätsbereich und darüber hinaus einführen. Unser Ziel ist es, die Vorteile der bedarfsorientierten Herstellung hochwertiger Verbundwerkstoffe einem breiteren Markt zugänglich zu machen.

Um mehr über Arevo zu erfahren, besuchen Sie: https://arevo.com/