Industrielles Origami

Jul 18, 2023

Wie kann eine neue, von Origami inspirierte Fertigungstechnologie den Schwertransport umweltfreundlicher machen?

Laut aktuellen Statistiken des Ministeriums für Verkehr und Umwelt der britischen Regierung sind schwere Nutzfahrzeuge (Lkw) für fast ein Fünftel der inländischen Transportemissionen im Vereinigten Königreich verantwortlich, während der Marktdatenanbieter Statista schätzt, dass solche Fahrzeuge über ein Viertel der Transportemissionen im gesamten Vereinigten Königreich ausmachen ganz Europa. Neue Forschung eines schwedischen Technologie- und Design-Start-upsStilridelegt jedoch nahe, dass der Bau von LKW-Sattelaufliegern mithilfe einer einzigartigen Fertigungstechnik, die von Origami – der japanischen Kunst des Papierfaltens – inspiriert ist, die Umweltauswirkungen schwerer Transporte rund um den Globus deutlich reduzieren könnte.

Die proprietäre nachhaltige Fertigungstechnologie des Unternehmens, Stilfold, beinhaltet den Einsatz von Roboterarmen, um Stahl über Kurven zu falten, um leichte und stabile neue Strukturen zu bilden und dabei nur minimale Komponententeile zu verwenden. Stilride schätzt, dass die Technik beim Einsatz zum Bau von Sattelaufliegern die Notwendigkeit von rund 360.000 LKW-Fahrten pro Jahr überflüssig machen und verhindern könnte, dass bis zu 12.000 Tonnen CO2 in die Atmosphäre gelangen, indem die Ladekapazität von LKWs um 5 % erhöht wird Dadurch werden Sattelauflieger effizienter.

„Wir sind immer auf der Suche nach neuen Wegen, unsere Stilfold-Technologie voranzutreiben und die Auswirkungen der Automobilindustrie auf den Planeten zu reduzieren“, sagt Jonas Nyvang, CEO und Mitbegründer von Stilride. „Der Schwerlasttransport ist für einen erheblichen Teil der Transportemissionen in Europa verantwortlich – und deshalb ist es ein Bereich, an dem wir uns schon seit langem beteiligen möchten.“

Stilfold basiert auf nachhaltigen Metallherstellungs- und Fertigungsmethoden und nutzt fortschrittliche Robotik und proprietäre Kurvenfalttechnologie, um sowohl das Gewicht der Komponenten als auch die Materialverschwendung zu reduzieren. Die intelligente Stilware-Software der Technologie definiert und erstellt effektive und effiziente Geometrien für das Falten entlang komplexer und geschwungener Linien, um das volle Potenzial flacher Bleche auszuschöpfen. Die Stiltool-Technologie des Unternehmens wandelt dann CAD-Daten in CAM-Anweisungen für automatisierte Roboterfaltung und -formung um. Anschließend ermöglicht das Stilworks-Tool die lokale Fertigung und Produktion innerhalb bestehender Ökosysteme auf der ganzen Welt mit dem Ziel, vollständig ausgestattete modulare Pop-up-Produktionszellen zu ermöglichen und abgelegene Orte.

„Stilfold hat großes Potenzial für die Fahrzeugherstellung“, fährt Nyvang fort. „Es verringert nicht nur die Umweltbelastung bei der Herstellung von Fahrzeugen erheblich, sondern kann auch den Herstellungsprozess beschleunigen und leichtere Fahrzeuge produzieren, die sich am Ende ihrer Lebensdauer leichter recyceln lassen. Dies erreichen wir, indem wir Stahl über Kurven falten, um komplizierte Formen zu bilden.“ , starke und leichte neue Strukturen unter Verwendung lokal gewonnener Materialien und minimaler Einzelteile.

Laut Stilride ist die Technologie in der Lage, eine Gewichtsreduzierung von 40 % bei gleichzeitigem Einsatz von 70 % weniger Komponenten zu erreichen. Materialkosten und Arbeitskosten werden ebenfalls um 20 % bzw. 25 % gesenkt, was Herstellern die Möglichkeit bietet, ihren Materialverbrauch zu optimieren und gleichzeitig die Leistung ihrer Teile zu verbessern.

Um seine verbesserten Effizienzschätzungen für LKWs zu erreichen, erarbeitete das Designteam von Stilride zunächst, wie es einen Sattelauflieger mit Stilfold-Technologie bauen könnte, um das Gesamtgewicht des Anhängers zu verringern und seine Konstruktion zu vereinfachen. Bei der Gestaltung hat das Team den traditionellen Leiterrahmen, der in Sattelaufliegern verwendet wird, neu interpretiert, indem es ein Exoskelett mit einer von Origami inspirierten Stahlfaltung geschaffen hat. Die Außenhülle besteht aus zwei Stahlblechen mit einer Hauptschweißnaht und acht strategisch platzierten Falten, um dem Anhänger die nötige Struktur zu verleihen und gleichzeitig das Gewicht gering zu halten.

Anschließend konzentrierten sich die Designer darauf, den Sattelauflieger aerodynamischer zu gestalten und seine Materialeffizienz zu verbessern, um ihn stabil und dennoch leicht zu machen. Der Stilfold-Anhänger benötigt im Vergleich zu herkömmlichen Modellen 90 % weniger Komponenten, kann aus 30 % weniger Materialien hergestellt werden und wiegt mit 6.000 kg auch schätzungsweise 2.000 kg weniger als herkömmliche Modelle. Ziel des Teams war es, Elemente des Designs zu vereinfachen und weniger Materialien zu verwenden und gleichzeitig die strukturelle Integrität des Anhängers zu bewahren. Dadurch würde die Konstruktion die Leistung des Anhängers verbessern, indem sie den Kraftstoffverbrauch des Lkw senkt und ihn in die Lage versetzt, schwerere Lasten zu transportieren.

Nyvang fügt hinzu: „Die Technologie könnte eine Gewichtsreduzierung bei LKWs ermöglichen, indem sie das Gewicht der Sattelauflieger reduziert. Dadurch könnte der Anhänger schwerere Lasten transportieren, was bedeutet, dass weniger Fahrten erforderlich wären, um die gleiche Menge an Fracht zu transportieren.“

Um herauszufinden, welche Auswirkungen das neue Design haben könnte, analysierten die Forscher von Stilride schwedische Transportdaten mit Schwerpunkt auf dem Bau- und Bergbausektor. Die Daten zeigen, dass in Schweden jährlich 44 Millionen Fahrten mit Lkw durchgeführt werden und dabei über 494 Millionen Tonnen Güter über 3,4 Milliarden Kilometer transportiert werden. Basierend auf durchschnittlichen maximalen Belastungsgrenzen und Kapazitäten errechnete das Unternehmen, dass im Bergbau- und Bausektor jährlich rund 48 Millionen Tonnen Material per Anhänger transportiert werden.

Wenn man bedenkt, dass der Stilfold-Anhänger zwei Tonnen weniger wiegt als die derzeit verwendeten Sattelauflieger, würde dies, wenn nur die Hälfte der 7.346.000 jährlichen Fahrten in der Branche zwei Tonnen Ladekapazität pro Jahr gewinnen würde, zu einer Ladezunahme von 7.346.000 Tonnen führen, was 5 % entspricht. der gesamten jährlichen Tonnage, die im schwedischen Bergbau- und Bausektor transportiert wird. Auf dieser Grundlage schätzen die Forscher des Unternehmens, dass durch diese Belastungssteigerung jährlich 360.000 Schwerlastfahrten eingespart werden könnten.

„Wie diese neue Forschung zeigt, hat unsere Technologie das Potenzial, die Auswirkungen von Lkw auf den Planeten erheblich zu reduzieren, indem sie durch innovatives Design die Art und Weise, wie Sattelauflieger genutzt und hergestellt werden, neu überdenkt“, fügt Nyvang hinzu. „Dieser Anwendungsfall zeigt, dass es durch die Akzeptanz von Veränderungen und Innovationen möglich ist, die Arbeitsweise stark umweltverschmutzender Industrien zu verändern, Leistung und Effizienz zu verbessern und gleichzeitig die Emissionen zu reduzieren.“

„Unser unmittelbarer Fokus liegt weiterhin darauf, unser erstes Elektromotorrad auf den Markt zu bringen – aber wir hoffen, in Zukunft Innovationen wie einen nachhaltigen Sattelauflieger aus Stahl auf den Markt bringen zu können.“