Für die li:on Jugendbikes von Kids Bike Revolution entstehen die tragenden Kunststoffrahmen in einem serientauglichen Verfahren, in dem Weber Fibertech eine modifizierte Wasser-Injektionstechnik mit der servo-angetriebenen FLEXflow HRS-Heißkanaltechnologie von Oerlikon HRSflow verbindet. Die in zwei Größen gefertigten Rahmen bringen ein geringes Gewicht mit hoher Stabilität und einer recyclingfähigen Materialbasis zusammen.
Grundlage der Bauteile ist Fibrit, ein mit recycelten Carbonfasern verstärktes Polyamid, das leicht bleibt und sich selbst wieder recyceln lässt. Weil bei der Wasser-Injektionstechnik nicht benötigte Schmelze zurück in den Materialkreislauf wandert, entstehen die hohlen Rohrrahmen ohne separate Überlaufkavitäten und ohne den damit sonst verbundenen Materialverlust.
Wasserstrahl formt hohle Rahmen aus einem Guss
Am Anfang des Verfahrens wird das Werkzeug vollständig mit Schmelze gefüllt. Unmittelbar danach trifft ein Wasserstrahl entgegen der Einspritzrichtung auf die noch flüssige Seele des Bauteils und drückt das nicht benötigte Material zurück in den Schmelzevorrat der Spritzgießmaschine. Das spart Material, ohne die Steifigkeit des Rohrrahmens zu mindern. Voraussetzung dafür ist eine sehr genaue Steuerung, die die Einspritzdüsen in beiden Phasen der Wasser-Injektionstechnik gezielt öffnet und schließt.
Diese Steuerung übernimmt die FLEXflow HRS-Nadelverschluss-Heißkanaltechnologie, die sich damit als Schlüssel des Projekts erwies. An der Hinterradgabel beider Rahmengrößen haben sich jeweils vier Anspritzpunkte als optimal herausgestellt. Dort sorgen Düsen der Wa-Reihe von Oerlikon HRSflow, die für mittlere bis hohe Schussgewichte ausgelegt sind, für kurze Einspritzzeiten. Weil sie aus einem hoch verschleißfesten Spezialstahl gefertigt sind, widerstehen sie auch dem abrasiven, kohlefaserverstärkten Polyamid, aus dem der Kunststoffrahmen entsteht.
Die Wasser-Injektionstechnik selbst stammt von der Weber-Fibertech-Tochter PME fluidtec aus Ettenheim, einem Anbieter von Maschinen und Injektionssystemen für das fluidunterstützte Spritzgießen. Weber Fibertech kombiniert sie mit seinem patentierten E-LFT-Verfahren, während KraussMaffei die auf die Anwendung abgestimmte Spritzgießmaschine des Typs MX 1600 beisteuert.
Servogesteuerte Düsen lenken den Schmelzefluss präzise
Gegenüber dem konventionellen Heißkanal-Spritzguss erlaubt die servoelektrisch betätigte FLEXflow HRS-Technik, die Nadelhubpositionen und die Bewegungsgeschwindigkeiten aller Düsen eines Werkzeugs unabhängig voneinander einzustellen und zu überwachen. Damit lassen sich Öffnungs- und Schließzyklen sowie der Schmelzefluss feinfühlig steuern, unterschiedliche Fließwege ausgleichen und Bindenähte gezielt platzieren. Das gilt sowohl beim Einspritzen in die Kavität als auch beim Zurückdrücken der Schmelze, die im nächsten Zyklus direkt weiterverwendet wird. Separate Überlaufkavitäten und der damit verbundene Materialverlust entfallen.
Für dieses Zusammenspiel passte Oerlikon HRSflow die Steuerungssoftware an die Anwendung an. Joachim Scheffer, Key Account Manager bei Oerlikon HRSflow, beschreibt das Vorgehen: „In gemeinsamer Entwicklungsarbeit mit PME Fluidtec haben wir zunächst die Schnittstelle zum WIT-System eingerichtet und perfektioniert. Anschließend haben wir FLEXflow HRS so programmiert, dass die Schmelzefronten von den vier Anspritzpunkten ausgehend an der Sattelstütze, im Tretlagerbereich und am Rahmenkopf definiert zusammenfließen.“ Über die präzise Steuerung der einzelnen Verschlussnadeln ließ sich zudem der zeitliche Verlauf des Gegendrucks so anpassen, dass die getrennten Schmelzeflüsse in den einzelnen Rahmenteilen gleichmäßig zurückströmen. Mit herkömmlicher Heißkanaltechnik wäre dieses Vorhaben nach Angaben von Scheffer nicht umsetzbar gewesen.
Für Weber Fibertech ist damit der Schritt in die Serie gelungen. Friedbert Schmitt, Geschäftsführer von Weber Fibertech, ordnet das Ergebnis ein: „Dank der FLEXflow-HRS Heißkanaltechnologie können wir die WIT für die Serienproduktion einsetzen und die leichten Rahmen für die li:on Jugendbikes in Top-Qualität ausliefern. Schon auf den ersten Blick überzeugen diese geschlossenen, mehrdimensionalen Hohlprofile mit ihren perfekten Oberflächen und ihrer Verzugsfreiheit. Die Bindenähte sind optimal positioniert, wodurch sich deren Einfluss auf ein Minimum reduziert.“ Trotz unterschiedlicher Fließwege und Querschnitte seien die einzelnen Bereiche am Ende komplett und gleichmäßig gefüllt sowie sicher verschlossen.
Recyclingfähiges Fibrit macht den Kunststoffrahmen leicht
Den Werkstoff für den Kunststoffrahmen liefert Fibrit, ein Polyamid, das mit 40 Prozent recycelten Carbonfasern verstärkt ist. Das Material ist leicht, selbst wieder recycelbar und lässt sich in die Produktion zurückführen. Gegenüber Aluminium fällt sein CO2-Fußabdruck in der Herstellung deutlich geringer aus.
Die von den ehemaligen Radprofis Tony Martin und Marcel Kittel entwickelten li:on Bikes verbinden das geringe Gewicht von Aluminiumrahmen mit der Fahrstabilität von Carbonausführungen. Angeboten werden sie in drei Ausstattungsvarianten und den Rahmengrößen 24 Zoll und 27,5 Zoll.
Thomas Arimond, Geschäftsführer von li:on-bikes, nennt Sichtbarkeit und Umweltverträglichkeit als die beiden Ziele der Markteinführung: „Die Lackierung in hellen, das Licht reflektierenden Farben und zusätzliche Beleuchtungselemente machen sie besonders auffällig, auch bei schlechten Sichtverhältnissen.“ Nach seinen Angaben fertigt das Unternehmen alle Komponenten in Deutschland, hält die Transportwege dadurch kurz und produziert weitgehend auftragsbezogen, um die Zahl unverkaufter Rückläufer zu senken. Die verwendeten Kohlefasern stammen aus dem Recyclingkreislauf.
Fiber Bike Technology bringt das Konzept in den Markt
Um Kunststoffrahmen als Alternative zu herkömmlichen Alu- und Carbonrahmen zu etablieren, hat Weber Fibertech den Geschäftsbereich Fi.Bi.Tec (Fiber Bike Technology) gegründet. Dieser richtet sich an die Nachfrage der Fahrradindustrie nach Rahmen „Made in Germany“ und begleitet OEMs von der Machbarkeitsstudie bis zur Großserie in Deutschland.
Kurz nach dem Marktstart wurde die Marke li:on bikes als „Best Kids Bike“ ausgezeichnet. Die Jury hob die lichtreflektierende Lackierung zur besseren Sichtbarkeit junger Radfahrer, das besonders sichere Fahrverhalten und die nachhaltigen Produktionsbedingungen hervor.
