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May 11, 2023

Der schwedische Rollerhersteller biegt Bleche im Hinblick auf Nachhaltigkeit

Die Stilride-Gründer Jonas Nyvang und Tue Beijer stehen neben dem Unternehmen

Die Stilride-Gründer Jonas Nyvang und Tue Beijer stehen neben dem Elektroroller des Unternehmens. Das gesamte Chassis besteht nur aus sechs dünnen gebogenen Edelstahlstücken. Bilder: Stilride

Schauen Sie sich das Edelstahl-Chassis eines Elektroroller-Prototyps von Stilride, einem schwedischen Startup, genau an und Sie werden ein schlankes Design erkennen, das nur aus einer Handvoll Blechkomponenten besteht. Herkömmliche Chassiskonstruktionen bestehen aus Dutzenden von Blech-, Bearbeitungs- und Kunststoffteilen. Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels verwendet Stilride lediglich neun.

Dies gelingt dem Unternehmen mit einem einzigartigen Verfahren zur Teileumformung. Komponenten beginnen als sehr dünne Rohlinge. Nach Angaben des Unternehmens sind diese neun Blechteile bei ihrer Anordnung und Form um ein Vielfaches stärker als ein typisches Roller-Chassis und fügen hinzu, dass die Konstruktion etwa 50-mal stärker ist als bestimmte Rohrchassis.

Die Formen weisen keine herkömmlichen Biegewinkel oder sogar höckerförmige Radien auf, die auf einer Abkantpresse, einer Plattenbiegemaschine oder einer Falzmaschine hätten erzeugt werden können. Stattdessen bestehen sie aus komplexen Kurven, die eine Kombination aus konvexen und konkaven Oberflächen erzeugen – die Art von Form, die vielleicht mit einem speziellen, sehr teuren Prägewerkzeug hätte hergestellt werden können (obwohl die komplexen Geometrien einige Herausforderungen mit sich bringen könnten). In diesem Fall gibt es jedoch keine Prägematrize oder ein spezielles Werkzeug jeglicher Art.

Tue Beijer, Mitbegründer und Chief Technology Officer von Stilride, sagte, die Idee für ein neues Blechumformverfahren sei aus einem der ältesten Designprozesse der Welt entstanden – Origami. Falten Sie schweres Papier auf eine bestimmte Art und Weise, und Sie spüren, wie bestimmte Falten ein Design stabiler machen. „Wenn Sie Kurven in Ihre Formen entwerfen, benötigen Sie weniger Arbeitsgänge [um das Teil zu erstellen]. Und aus gestalterischer Sicht erzeugt die geschwungene Form Festigkeit. Die Form wird ineinandergreifen.“

Ein geformtes Blechteil kann außerordentlich stabil, elegant und effizient sein, aber kann es in großem Maßstab hergestellt werden? Laut Beijer hat Stilride einen Weg gefunden.

„Wenn man eine Kurve umklappt“, sagte er, „fangen die Dinge an zu passieren.“

Das Rollerdesign von Stilride sieht aus, als käme es aus dem Atelier eines Metal-Künstlers, und wenn das wirklich der Fall wäre, wäre es eine Kuriosität, aber nicht viel mehr; Das Design mag stark und elegant sein, aber es konnte nicht in großem Maßstab hergestellt werden.

Beijer und sein Freund und Firmenmitbegründer Jonas Nyvang haben unterschiedliche Pläne. Im Herbst 2022 überwachte das Unternehmen die Implementierung einer einzigartigen automatisierten Zelle, in der Stahlbleche Robotern mit speziellen Greifern zugeführt werden, die jedes Stück über Kurven formen. Die Bewegung des Roboters bestimmt die endgültige Geometrie. Dies ist die neueste Version dessen, was das Unternehmen als Stilfold-Blechumformungsverfahren bezeichnet. „Das Biegen oder Manipulieren einer der Oberflächen, sei es konkav oder konvex, wirkt sich auf die andere Oberfläche aus“, sagte Beijer. „Durch das Verriegeln eines Systems aus gekrümmten, gefalteten Oberflächen, [fast] wie ein Balken, entsteht daher eine starke Struktur.“

Die Umformung erfolgt in einer Roboterzelle (weitere Systemdetails konnte das Unternehmen aufgrund ausstehender Patente nicht bekannt geben). Die Komplexität ergibt sich aus der Software – dem Entfalten der geformten Form, um die gewünschte Rohlinggröße für das Laserschneiden zu erzeugen, und der Programmierung, die dem Roboter genau anweist, wie er sich bewegen muss, um die gebogene Form auf wiederholbare Weise zu erzeugen.

In einer E-Mail-Erklärung beschrieb das Unternehmen den Prozess folgendermaßen: „Zunächst simulieren Designer mithilfe der Stilfold-Software das Falten und Entfalten ihrer gewünschten Struktur aus einem Metallblech, sodass sie Faltrichtlinien erstellen und die Roboterarme für die Faltung programmieren können.“ Beim Faltvorgang werden Stahlbleche einzeln durch eine Roboterzelle geführt. Roboterarme mit speziellen Beschlägen falten jedes Stück über Kurven, um die gewünschte Struktur zu erzeugen.

Das Stilfold-Verfahren biegt Bleche auf eine Weise, die die Anzahl der für eine Baugruppe erforderlichen Teile begrenzt und gleichzeitig die Festigkeit erhöht.

„Stilride hat das Stilfold-Verfahren entwickelt. Wir haben hauptsächlich mit unserer Kernkompetenz rund um Produktion und Stahlverarbeitung geholfen.“

Das war Mikael Norlén, CEO von Brantheim, einem kundenspezifischen Hersteller in Tyresö, Schweden, der seine Zusammenarbeit mit Stilride begann, als er an einem vom schwedischen Stahlverband und der schwedischen Innovationsagentur finanzierten Forschungsprojekt teilnahm. Der Hersteller verfügt über umfassende Technologien zum Schneiden, Biegen und Schweißen von Blechen, einschließlich Roboterlaserschweißen.

„Stilride hat [sein Kurvenformungsverfahren] an Blechen unterschiedlicher Größe getestet, und wir haben es an Metallplatten mit einer Dicke von 0,5 bis 3 mm ausprobiert“, erklärte Norlén in einer E-Mail. „[Der Prozess] ermöglicht komplexe Formen und Gestalten … und zusammen mit Stilride erkunden wir seine Grenzen in Bezug auf Materialstärke, Qualität und Streckgrenze.“

Beijer fügte hinzu, dass das Schweißen manchmal nach dem Falten erfolgt, manchmal jedoch auch vor dem Falten. „Einige Teile werden im noch flachen Zustand geschweißt und dann in die endgültige Form gefaltet.“

Der Prozess hat in den letzten zwei Jahren große Fortschritte gemacht. Die Gründer begannen mit dem Origami-Stil aus Kartonpapier – etwas, das noch immer die Grundlage für den Designprozess des Unternehmens darstellt. Auch heute noch ergänzt Designsoftware den Papierprototyp, ersetzt ihn jedoch nicht.

„Diese Prototypen helfen uns, den Kurvenfaltprozess kostengünstig und effektiv abzubilden“, sagte Beijer, „bevor wir [das Design] an weitaus teureren Blechen testen.“

Nachdem der Prototypenbau für das Roller-Chassis auf Blech umgestellt wurde, verwendeten die Designer lasergeschnittene Zuschnitte mit perforierten Faltlinien, die von Hand gebogen wurden. Eine Abfolge gebogener Linien in mehrere Richtungen sollte die endgültige gekrümmte Struktur nachahmen – wiederum ähnlich wie Origami.

Dann folgte die Arbeit am Stilfold-Prozess selbst. Laut Beijer ist der Roboteraufbau einzigartig, aber auch einigermaßen einfach. Der Kern der Kurvenformung liegt in einer Software, die faltet und entfaltet (oder krümmt und entkrümmt, da das Blech nicht an einer Biegelinie gefaltet wird) und Prozessvariabilität wie Rückfederung berücksichtigt. Das Unternehmen erwägt außerdem bestimmte Technologien, die eine prozessbegleitende Überwachung ermöglichen würden, um sicherzustellen, dass das Metall wie erwartet geformt wird. Gleichzeitig verwenden die neuesten Gehäusedesigns Tab-and-Slot-Techniken und ähnliche Selbstbefestigungstechniken.

Beim Kurvenformen wird Metall in mehrere Richtungen „gebogen“, sodass auch die Verbindungskanten gekrümmt sind. Dennoch tragen die selbstfixierenden Konstruktionen dazu bei, enge Verbindungen beim Schweißen herzustellen. Tatsächlich verfügen die neuesten Versionen des Rollers über lasergeschweißte Verbindungen. Gleichzeitig ist die Anzahl der Schweißverbindungen und Montageschritte insgesamt mit jeder Chassis-Iteration gesunken. Der erste Prototyp bestand aus mehr als 15 Blechteilen; Heute sind es nur noch ein halbes Dutzend.

Die Gründer haben Stilride Anfang 2020 mit mehreren Zielen ins Leben gerufen, die sich alle auf ökologische Nachhaltigkeit beziehen. Zunächst wollten sie einen Elektroroller mit neuartigem, einfachem und leichtem Design entwerfen und herstellen. Während eines Zoom-Anrufs Ende Dezember hob Beijer das Edelstahl-Scooter-Chassis von einem Tisch in der Nähe.

Stilride setzt auf Papppapier, Mock-ups im Origami-Stil. Designsoftware ergänzt und erweitert das Prototyping im Origami-Stil, ersetzt es jedoch nicht.

„Das ist Edelstahl, also nicht das leichteste Material“, sagte er, „aber es wiegt immer noch nur 8,9 Kilo [weniger als 20 Pfund].“ Er fügte hinzu, dass ein herkömmliches Roller-Chassis möglicherweise 120 Pfund wiegt. und verwenden ein Dutzend oder mehr verschiedene Arten von Materialien, darunter Blech, Gummi und Kunststoff. Und ja, pro Teil betrachtet kann Kunststoff günstiger sein als Blech und bei manchen Produkten möglicherweise zur Gewichtsreduzierung beitragen – aber zu welchem ​​Preis? Jedes Produkt, das aus einer Vielzahl unterschiedlicher Teile und Materialien besteht, erfordert eine längere und meist kompliziertere Lieferkette, was schädlich für die Umwelt und, wie die Pandemie gezeigt hat, sehr kostspielig für das Unternehmen sein kann.

Stilride hat einen anderen Ansatz gewählt. Anstatt danach zu streben, die Kosten für jedes Teil zu senken, zielen die Designer darauf ab, weniger Teile zu verwenden. Je einfacher diese Teile hergestellt werden können, idealerweise von Lieferanten in der Nähe, desto widerstandsfähiger und ökologisch nachhaltiger kann die Lieferkette sein.

Dies passt zum zweiten Ziel der Gründer: einen Prozess zu schaffen, der mithilfe eines dezentralen, verteilten Fertigungsmodells skalierbar ist.

„Kleine Geschäfte stützen die Wirtschaft wirklich“, sagte Beijer.

Insbesondere seit der Pandemie baut die gesamte Lieferkette Bestandspuffer auf, um Unsicherheiten Rechnung zu tragen, etwa wenn bestimmte Teile nur von bestimmten Lieferanten bezogen werden können. Selbst Stilride war nicht immun gegen Unterbrechungen der Lieferkette, insbesondere bei den Komponenten im Inneren des Roller-Chassis. Bei Blech war dies jedoch nicht der Fall. Die Materialpreise variieren natürlich, aber das Material ist bei örtlichen Mühlen und Händlern erhältlich, nicht bei einer Mühle oder Fabrik auf der anderen Seite des Planeten.

Das verteilte Fertigungsmodell „kann eines der großartigsten Dinge sein, die zu einem niedrigen CO2-Fußabdruck beitragen“, sagte Beijer. „Anstatt eine Megafabrik zu bauen und alles in China zu produzieren, wollen wir die kleinen Werkstätten stärken, die es bereits gibt. Wir können ihnen einfach den [Stilfold]-Code senden, und sie können in der Nähe des Endkunden produzieren.“

Er fügte hinzu, dass im Rahmen dieses Modells verschiedene kundenspezifische Fab-Shops, die mit der richtigen Technologie ausgestattet sind, für die Durchführung des Stilfold-Prozesses zertifiziert würden. Die Vereinbarung könnte auch die Lieferkette vereinfachen und sogar Zölle und andere Handelshemmnisse umgehen. Das Produkt- und Prozessdesign würde in Schweden stattfinden, die Herstellung jedoch im Land des Verbrauchs.

Während ich dies schreibe, wartet der Elektroroller des Unternehmens auf die behördliche Zulassung in der EU und die Gründer hoffen, noch in diesem Jahr mit der Auslieferung der Produkte beginnen zu können. Gleichzeitig haben andere OEMs Interesse am Stilfold-Verfahren bekundet, darunter der Elektrofahrzeughersteller Polestar, der mit Stilride zusammengearbeitet hat, um bis 2030 ein klimaneutrales Auto ohne CO2-Ausgleich zu produzieren. Laut einer Pressemitteilung von Stilride wird Stilride sein Know-how in der Blechumformung in das Karosserie-Design von Polestar einfließen lassen.

Thomas Ingenlath, CEO von Polestar, fügte in einer Erklärung hinzu: „Das wahre Potenzial von Elektroautos wird ausgeschöpft, wenn wir uns als Branche nicht nur von Abgasemissionen, sondern auch von produktionsbedingten Emissionen verabschieden können.“

Abgesehen von den Auswirkungen auf die Umwelt könnte die Kurvenfaltung den Herstellern dabei helfen, noch mehr Wert zu schaffen, als sie es bereits tun. Stellen Sie sich eine Baugruppe mit zahlreichen Teilen aus unterschiedlichen Materialien vor. Der Großteil der Kosten entfällt möglicherweise auf das Material selbst und nicht auf den Mehrwert, der durch das Schneiden, Biegen, Schweißen und Zusammenbauen von Komponenten in den Fertigungsstätten entsteht.

Wenn sich Produktdesigns weiterentwickeln, erledigen dank der Art und Weise, wie das Blech geformt (oder gebogen) wird, weniger Teile die Arbeit vieler. An diesem Punkt ändert sich die Gleichung. Das Material könnte teurer sein, aber da die verbrauchte Menge sinkt, sinken auch die Kosten. Gleichzeitig sorgen die Wertschöpfer für sprunghafte Steigerungen. Die Gründer von Stilride haben große Träume, und wenn diese Träume Wirklichkeit werden, bedeutet weniger tatsächlich mehr.