Pioniere der Leichtbauwelt – Thomas Robbert und Marcel Bücker: „Unsere Anwender sind Gewichtsfanatiker.“

Von der Schleifscheibe zur Fahrradspeiche ist der Weg manchmal kürzer als zu vermuten steht. Mit der Fertigungstechnologie des Unternehmens Evolime lassen sich variable speichenartige Strukturen aus Faserverbundwerkstoff produzieren – wirtschaftlich von Klein- bis Großserie. Wie schon einige Pioniere zuvor, sucht auch dieses Start-up allerdings den ersten wirtschaftlichen Erfolg nicht im Maschinenbau oder der Automobilbranche, sondern in der Sport- und Freizeitbranche als Hersteller von Laufradsätzen im Radrennsport. Diese Branche werde – so die beiden Geschäftsführer und Gründer Dr. Thomas Robbert und Dr. Marcel Bücker, als Innovations- und Technologietreiber im Leichtbau deutlich unterschätzt.   

Bild oben: (v.l.) Dr. Thomas Robbert und Dr. Marcel Bücker (Quelle: Evolime)

Im Leichtbau sind branchen- und werkstoffübergreifende Impulse und neue Inspirationen für kreative, technologische Lösungen äußerst wertvoll. In der Serie „Pioniere der Leichtbauwelt“ kommen deshalb Gründer und Start-ups zu Wort. Hier haben sie die Möglichkeit, ihre Technologie, ihre Ideen und Visionen vorzustellen. Wenn sich so neue Partnerschaften über Unternehmens- und Branchengrenzen hinweg ergeben, dann haben wir bei Leichtbau(welt) unser Ziel erreicht: Inspiration für ihren Fortschritt.

Marcel Bücker entwickelte während seiner Promotion am Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe in Kaiserslautern die Idee, Speichen-Räder durch ein neues, effizientes Verfahren aus Verbundwerkstoffen herzustellen. Anlass war ein Aufruf aus der Automobilindustrie zum Thema Leichtbau durch Verbundwerkstoffe. Die Entwicklung des Compospoke-Verfahrens wurde anschließend im Rahmen eines EXIST-Forschungstransfers gefördert und bildete die Keimzelle des Unternehmens Evolime. Neben Dr. Marcel Bücker, der als promovierter Ingenieur verantwortlich ist für die Produktentwicklung gehören außerdem Dr. Thomas Robbert, als promovierter Betriebswirt der Kaufmann sowie Valentin Hörtdörfer als Experte für Fertigungstechnik zum Gründungsteam.

Leichtbauwelt: Warum stellen Sie Laufräder für Fahrräder und keine Maschinenbauteile oder Felgen für die Automobilbranche her, wie es sich aus der Gründungshistorie eigentlich schließen lässt?

Thomas Robbert: Ausgehend von dem Aufruf aus der Automobilindustrie, der Anlass für unsere Technologieentwicklung war, haben wir mit der neuen Fertigungstechnologie in der Tat tatsächlich zunächst Maschinenbauteile, beispielsweise Hochleistungsschleifscheiben, produziert. Recht schnell konzentrierten wir uns dann aber auf die Entwicklung eines Fahrradspeichensystems. Denn dieser Markt wächst gerade stark. Und vor allem sportliche Radfahrer sind sehr auf jedes Gramm beim Gewicht ihrer Räder bedacht. Das sind perfekte Einsatzbedingungen für unser Technologie und die damit gefertigten Produkte.

Leichtbauwelt: Woher kommt der Name für das Unternehmen?

Thomas Robbert: Der Unternehmensname Evolime hat keine besondere Bedeutung. Wohl aber unser Markenname One-K Wheels, unter dem unsere Fahrradlaufräder vertrieben werden. Unser Ziel war es einen Laufradsatz zu bauen, der weniger als 1 kilo(gramm) wiegt – so hatten wir gleich auch einen Namen.

Leichtbauwelt: Wann wussten Sie, dass aus dieser Idee ein Unternehmen werden könnte? Gab es so etwas wie einen „Point of no return“?

Thomas Robbert: Auf jeden Fall. Wir mussten für die Finanzierung des EXIST-Forschungstransfers zu einer Jurysitzung nach Berlin. Nachdem wir hier die Zusage bekommen hatten, war uns klar, dass wir ein Unternehmen gründen werden.

Leichtbauwelt: Was hat ihre Innovation mit Leichtbau zu tun?

Marcel Bücker: Unsere Technologie vereinfacht die Herstellung bei einem Produkt, den Speichenrädern, welches vorher nur durch erheblichen personellen Aufwand „leicht“ gestaltet werden konnte. Leichtbau steht deshalb im Zentrum der Unternehmensgründung. Und im speziellen Anwendungsfall der Rennradlaufräder haben diese ein Gewicht von nur 930 g und wir reduzieren das Gesamtgewicht des Laufrads um 20 Prozent oder mehr.

„Das zum Patent angemeldete Verfahren ist damit das derzeit einzige vollvariable Verfahren zum Herstellen monolithischer FKV-Radstrukturen aus einem einzelnen kontinuierlichen Faserband.“
Marcel Bücker, Evolime

Leichtbauwelt: Können Sie das Compospoke-Verfahren in wenigen Sätzen erklären?

Marcel Bücker: Ein bisschen ausholen muss ich dazu schon. Mit dem derzeitigen Stand der Technik ist es sehr aufwändig Räder aus Faserkunststoffverbund (FKV) herzustellen. Die Verfahren sind häufig wenig flexibel oder benötigen viele manuelle Arbeitsschritte. Dabei bestehen die Strukturen aufgrund ihrer komplexen Geometrie zumeist aus einzelnen Faser-Halbzeugen, die dann in teuren Werkzeugformen verpresst werden. In der Konsequenz ergibt sich ein hoher Fertigungsaufwand verbunden mit hohen Kosten, der den Einsatz von FKV (Faserkunststoffverbund)-Radstrukturen in vielen Anwendungsbereichen unwirtschaftlich macht.
Im Vergleich zu den bisherigen Herstellverfahren hat unsere neue Technologie einige Vorteile. Im Kern handelt es sich um ein kosteneffizientes Nasswickelverfahren, bei dem Fasern automatisiert auf Formteile aufgewickelt und gleichzeitig zu Radstrukturen umgeformt werden. Zunächst stellt ein 3D-Drucker Formen aus ökologisch abbaubarem Kunststoff her, die auf einer rotierenden Werkzeugplatte mit einem Faserband umwickelt werden. Nachdem der Kunststoff ausgehärtet ist, werden die Formteile entfernt und die Speichen sind fertig. Das zum Patent angemeldete Verfahren ist damit das derzeit einzige vollvariable Verfahren zum Herstellen monolithischer FKV-Radstrukturen aus einem einzelnen kontinuierlichen Faserband. Wir verwenden zudem ein unverarbeitetes Faserband, was die Materialkosten deutlich reduziert. Das Verfahren arbeitet außerdem ohne Verschnitt und hat damit eine vergleichsweise gute Umweltbilanz.

Leichtbauwelt: Warum ist dieses Verfahren technologisch zukunftsweisend?

Marcel Bücker: Etwas Besonderes ist die Variabilität des Verfahrens. Wenn bestimmte Randbedingungen gegeben sind, können alle Arten von Speichenstern-artigen Strukturen in verschiedenen Durchmessern, Speichenwinkeln, -dicken und -breiten hergestellt werden. Und das mit wenig Personalaufwand bis hin zu potentieller Vollautomatisierung. Aktuell nutzen wir diese Flexibilität, um mit geringem Aufwand verschiedene Speichenlängen für verschieden hohe Rennradfelgen zu fertigen – und zukünftig auch für Mountainbikes.

Leichtbauwelt: Worin sehen Sie den größten Nutzen für Ihre Kunden?

„Unsere Anwender sind totale Gewichtsfanatiker.“
Thomas Robbert, Evolime

Thomas Robbert: Wir können das Gewicht der Speichen in einem Fahrradlaufrad im Vergleich zu den derzeit verwendeten Stahlspeichen um etwa 60 Prozent reduzieren. Selbst Wettbewerber, die schon auf andere Faserverbundspeichen setzen, haben beim Thema Gewicht gegen unsere Speichen das Nachsehen. Gemeinsam mit hochwertigen Zulieferteilen, wie Naben und Felgen, ermöglicht unsere Technologie zusammen mit dem Produktdesign ein besonders niedriges Gewicht, das so im Radsport bisher nicht möglich war. Europas größtes Rennradmagazin nannte uns unlängst daher „Die neuen Könige des Leichtbaus“ – Das macht uns schon etwas stolz.

Leichtbauwelt: Wird das von Ihren Kunden gesehen und wertgeschätzt?

Thomas Robbert: Im Radsport auf jeden Fall. Unsere Anwender sind totale Gewichtsfanantiker. Da zählt jedes Gramm. Wir reduzieren das Gewicht eines Laufradsatzes gleich um 150 g. Das ist für die Sportler eine Hausummer.

Leichtbauwelt: Welche weiteren Entwicklungen planen Sie und wo sehen Sie sich mittelfristig?

Thomas Robbert: Zunächst einmal möchten wir die Technologie noch weiterentwickeln. Dabei sind uns neben Entwicklungen, die die Produktqualität verbessern, vor allem weitere Automatisierungsmaßnahmen wichtig. Mittelfristig wollen wir uns als Speichenhersteller im Fahrradmarkt etablieren und hier auch eine führende Position innerhalb der Premiumlaufräder erarbeiten.

Leichtbauwelt: Welchen Beitrag können Sie mit Ihrer Technologie zum Klimaschutz leisten?

Marcel Bücker: Wir nutzen unsere Technologie, um Fahrradkomponenten zu fertigen. Allein dadurch weist die Anwendung schon einen starken Beitrag zum Klimaschutz auf. Darüber hinaus betreiben wir Leichtbau an Rädern. An dieser bewegten Masse Gewicht zu reduzieren, ist in vielen Anwendungen für den Energieverbrauch vorteilhaft. Unser Verfahren ermöglicht es zudem praktisch ohne Materialverschnitt zu arbeiten, es fällt also im Gegensatz zu den meisten konkurrierenden Verfahren überhaupt kein Abfall an.

Leichtbauwelt: Kennen Sie den CO₂-Footprint ihres eigenen Unternehmens?

Thomas Robbert: Den genauen CO₂-Footprint kennen wir nicht. Allerdings setzen wir, sofern es irgendwie möglich ist, auf europäische Zulieferer. Zudem produzieren wir selbst auch ausschließlich in Deutschland. Damit versuchen wir nicht nur einen Beitrag durch weniger Transportemissionen zu leisten. Vielmehr stärken wir auch die regionale Wirtschaft durch die Schaffung von Arbeitsplätzen.

Leichtbauwelt: Für welche Branchen könnte Ihre Technologie darüber hinaus nützlich sein – und warum?

Marcel Bücker: Die Radstrukturen sind flexibel individualisierbar. Je nach Anwendungsfall können verschiedene Radgrößen, Speichenwinkel, Speichendicken und Anbindungspunkte realisiert werden. Räder gibt es in verschiedensten Anwendungsbereichen. Wir könnten uns einen Einsatz bei Maschinenteilen, in der Fördertechnik oder auch bei Windkraftanalagen vorstellen. Generell ergeben sich aber auch weitere Potenziale bei Mobilitätsanwendungen wie z.B. Motorrad oder Automobilfelgen.

Leichtbauwelt: Gibt es auch Einschränkungen?

Marcel Bücker: Der Einsatz im Automobil würde selbstverständlich einen sehr langen Zertifizierungsprozess bedeuten. Daher wäre sicherlich ein genauer Prüfprozess notwendig, inwieweit der Aufwand gerechtfertigt ist. Aber eine spannende Anwendung wäre es in jedem Fall.

Leichtbauwelt: Welche besonderen, spannenden Herausforderungen haben Sie bisher gemeistert?

Marcel Bücker: Herausforderungen gab und gibt es natürlich einige. Zum Start unseres Projektes hatten wir vor allem mit Hindernissen der Corona-Pandemie zu kämpfen. Später waren es dann vor allem Probleme mit der Beschaffung. Insbesondere Rohmaterialien wie Fasern waren zeitweise nur mit sehr langem Vorlauf zu beschaffen.

Leichtbauwelt: An welchen Hindernissen sind Sie in den letzten Jahren gewachsen?

Marcel Bücker: Mit dem Start unseres Vorhabens und der Gründung des Unternehmens begann die Zeit der Krisen. Erst Corona, nun der Krieg in Europa mit all seinen persönlichen und wirtschaftlichen Konsequenzen. Sowas hat wohl keiner im Vorfeld in seinen Business-Plan berücksichtigt. Das hat uns mehr Leidensfähigkeit abverlangt, als wir es uns vorgestellt haben. Das Positive ist, dass wir so einiges an Resilienz hinzugewonnen haben, um all die großen Herausforderungen, die noch kommen werden, zu meistern.

Leichtbauwelt: Welche drei wichtigsten Tipps würden Sie all denjenigen mitgeben, die gründen wollen?

Thomas Robbert: Junge Gründer sollten ihre Ideen immer wieder kritisch hinterfragen, vor allem wenn es um den tatsächlichen Nutzen für den Kunden geht. Da spielen immer auch Kosten eine Rolle. Wenn Sie diesen Ratschlag befolgen, sollten sie beharrlich sein und die eigene Idee konsequent vorantreiben. Zuletzt muss man persönlich sicherlich ein hohes Maß an Resilienz mitbringen, da ein Gründungsprozess ein ständiges Auf- und Ab ist. In diesem Prozess befinden wir uns bis heute.

Leichtbauwelt: Welche Leichtbau-Innovation, welches Projekt oder Forschungsergebnis hat Sie in der letzten Zeit besonders fasziniert?

Thomas Robbert: Mich faszinieren Technologien, die es schaffen Leichtbaulösungen so umzusetzen, dass sie auch in Europa wirtschaftlich produzierbar sind. Beispiele aus unserer Branche sind automatisierte Felgenfertigungen von Copro Lilienthal oder Munich Composites.

Leichtbauwelt: Setzen Sie in der Produktion Ihrer Produkte selbst auf Leichtbau-Lösungen? Welche sind das – und welche Erfahrungen haben Sie damit gemacht?

Marcel Bücker: Wir nutzen intensiv unsere 3D-Drucker, um immer wieder schnell und flexibel Hilfsvorrichtungen und ähnliches zu erstellen. Diese zeichnen sich, trotz ihres extrem geringen Gewichtes, durch erstaunliche Haltbarkeit und Belastbarkeit aus. Wir wüssten gar nicht mehr, wie man ohne 3D-Drucker leben kann!

„Konsequenter Leichtbau muss ganzheitlich betrachtet werden. Deshalb müssen beim Design auch die Schnittstellen zu anderen Bauteilen und Werkstoffe einbezogen werden.“
Marcel Bücker, Evolime

Leichtbauwelt: Sehen Sie eine Konkurrenz der Werkstoffklassen im Leichtbau?

Marcel Bücker: Ich denke, eine pauschale Kategorisierung der verschiedenen Werkstoffe in Bezug auf das Beste Leichtbaumaterial ist nicht sinnvoll. Für jede Anwendung muss immer wieder neu entschieden werden, was das geeignetste Material ist. Faser-Kunststoff-Verbund kann oft das leichteste Material sein. Leider meist nicht das günstigste. Und es gibt auch emotionale Kriterien. So arbeitet unser Partner M83 gerade an einem Fahrradrahmen aus Stahl. Das klingt wie ein Rückschritt, da es nicht möglich ist, das gleiche Gewicht wie ein Rahmen aus Carbon zu erreichen. Tatsächlich kommen die Rahmen durch ein sehr geschicktes Design aber sehr nah an das niedrige Gewicht des faserverstärkten Kunststoffs und haben durch die Stahlrohre einen ganz besonderen Charme. Kombiniert mit unseren Laufrädern entsteht eine wunderbare Symbiose aus einer High-Tech und einer Retro-Anmutung.

Leichtbauwelt: Welchen Herausforderungen begegnen Sie in Ihrem Leichtbau-Alltag?

Marcel Bücker: Viele Kunden und Anwender verfolgen den Ansatz, einzelne Komponenten eines Systems aus Metallen durch leichten Faserkunststoff-Verbund ersetzen zu wollen, ohne die Schnittstellen anzupassen. Oft wird dadurch eine große Chance vertan. So auch bei unseren Fahrrad-Speichen. Einige Konkurrenten setzen Carbon-Speichen ein, die an den Enden doch wieder angeklebte Enden aus Stahl haben, um die Anbindungen an die Nabe oder die Felge nicht ändern zu müssen. Das ist zwar verständlich, aber konsequenter Leichtbau muss ganzheitlich betrachtet werden. Wir nutzen für Faserverbund optimale Schlaufen als Anbindungselemente. Dafür musste die Nabe zwar angepasst werden, aber alles andere ist ein fauler Kompromiss. Die Idee „wir wollen das eine Teil aus Carbon haben“ funktioniert daher meistens nicht sehr gut, wenn man nicht bereit ist auch die benachbarten Bauteile dafür zu optimieren.

„Die Sport- und Freizeitbranche ist insbesondere bei FKV-Anwendungen ein nicht zu unterschätzender Technologietreiber.“
Thomas Robbert, Evolime

Leichtbauwelt: Welche Branchen treiben die Entwicklungen im Leichtbau voran?

Thomas Robbert: Die Sport- und Freizeitbranche ist insbesondere bei FKV-Anwendungen ein nicht zu unterschätzender Technologietreiber. In vielen Sportarten oder Freizeitanwendungen spielt das Gewichts- zu Leistungsverhältnis eine große Rolle. Das gilt bei Rennwagen, über Segelboote bis zum Radsport. Außerdem sind die Anwender bereit, für Leichtbau auch Geld auszugeben. Entsprechend werden Investitionen in neue Fertigungstechnologien erst möglich. Danach verbreiten sich diese Leichtbaulösungen in einem größeren Markt. Vor 20 Jahren waren FKV-Rahmen bei Rennrädern teure Exoten. Heute ist das im höherwertigen Segment Branchenstandard. Wir rechnen mit einer ähnlichen Entwicklung auch bei den Speichen.

Leichtbauwelt: Lassen Sie uns ein bisschen träumen: Wenn Sie einen Wunsch frei hätten, was würden Sie sich wünschen?

Thomas Robbert: Wir sind ja noch ein junges Unternehmen. Von daher wünschen wir uns in erster Linie, dass wir es schaffen, uns mit unserer Technologie und den damit gefertigten Produkten am Markt zu etablieren. Super wäre es natürlich, wenn auch andere Unternehmen spannende Anwendungsfälle für die Technologie identifizieren und ebenfalls vom Nutzen unserer Innovation profitieren.

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