FABCAST und INEGI entwickeln E-Bike-Rahmen aus Aluminiumguss

FABCAST fertigt technisch anspruchsvolle Bauteile im No-Bake-Sandguss- und Schwerkraftdruckgussverfahren. Das Unternehmen wurde 2017 gegründet, baut aber auf fast 100 Jahren Erfahrung im Schwerkraftguss auf. Die Produktionsstätte umfasst 7.000 Quadratmeter auf einem Gesamtgelände von 26.000 Quadratmetern und bietet damit zusätzlichen Raum für künftige Erweiterungen.

Zwischen 2017 und 2019 investierte FABCAST fast 5 Millionen Euro in den Umbau der Anlage zu einer modernen Gießerei. Die Investitionen betrafen unter anderem Konstruktion, Qualitätssicherung, Produktion und ein integriertes Managementsystem.

Die Fertigung ist vertikal integriert. Sie deckt den Prozess von der Projektentwicklung über Formenbau, Guss und Nachbearbeitung bis hin zu Wärmebehandlung und mechanischer Bearbeitung ab. Die Kernwerkstatt ist für die Anforderungen des No-Bake-Sandgusses und des Schwerkraftdruckgusses ausgelegt. Dadurch kann FABCAST Kerne unterschiedlicher Größe und Komplexität mit Hot-Box- und Cold-Box-Technologien herstellen.

Technologiepartnerschaft mit INEGI

Für die Entwicklung neuer E-Bike-Rahmen arbeitet FABCAST mit INEGI zusammen. Die Kooperation erfolgt im Rahmen der „Agenda Mobilizadora para a Inovação Empresarial do Setor das Duas Rodas“ (AM2R).

INEGI ist eine Forschungs- und Technologieorganisation mit Sitz in Portugal. Die 1986 gegründete Organisation arbeitet in Forschung, technologiegetriebener Innovation, Beratung und technologischen Dienstleistungen. Mehr als 350 Mitarbeitende, 120 Forschende und über 160 erfolgreiche Industrieprojekte werden als Erfahrungsbasis genannt.

Der Entwicklungsansatz passt zum Kompetenzprofil von INEGI, weil Konstruktion und Fertigung gemeinsam betrachtet werden. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie sich mehrere Komponenten eines E-Bike-Rahmens in einem einzigen Gussteil zusammenführen lassen. Dadurch sollen Fertigungsschritte wie Strangpressen, Schmieden und Schweißen reduziert werden.

Filipe Monteiro, Projektleiter bei INEGI, verweist auf eine zentrale Herausforderung im E-Bike-Bau: Die steigende Nachfrage treibt technologische Innovationen voran, während größere Motoren und Batterien Konstruktion und Fertigung der Rahmen anspruchsvoller machen.

Warum E-Bike-Rahmen besondere Anforderungen stellen

E-Bikes gewinnen im städtischen Mobilitätsumfeld an Bedeutung. Fortschritte bei Elektromotoren, Batterietechnologie, Produktdesign und Fahrradinfrastruktur haben dazu beigetragen, dass E-Bikes zugänglicher und alltagstauglicher geworden sind.

Gleichzeitig bleiben technische Herausforderungen bestehen. E-Bikes sind schwerer und größer als konventionelle Fahrräder. Hinzu kommt die begrenzte Reichweite, die eng mit Akkukapazität, Gesamtgewicht und Rahmenkonstruktion verbunden ist. Da der Akku die Masse des Fahrrads erhöht, muss der Rahmen ausreichende Steifigkeit bieten.

Für die Entwicklung eines geeigneten Rahmens sind deshalb Design, Fertigungsverfahren und Materialwahl entscheidend. FABCAST und INEGI setzen an dieser Schnittstelle an und prüfen, wie Aluminiumguss für eine neue Rahmengeneration genutzt werden kann.

Vom Konzept zum gegossenen Rahmenbauteil

Vor dem Produktionsstart führte das Entwicklungsteam eine Benchmark-Analyse bestehender Lösungen durch. Darauf aufbauend wurden die Anforderungen an das Endprodukt definiert. Dazu gehörten ein Tiefrahmen, ein Mittelmotor, eine Vorderradfederung, ein in den Rahmen integrierter und herausnehmbarer Akku sowie ein Design, das für den Gussprozess geeignet ist.

Auf Grundlage dieser Anforderungen entstanden mehrere Konstruktionskonzepte. Das ausgewählte Konzept integriert Steuerrohr, Sattelrohr, Motorhalterung und Unterrohr direkt in einem einzigen Gussstück. Dadurch kann der Bedarf an nachfolgenden Schweiß- und Umformvorgängen deutlich reduziert werden.

Die Machbarkeit des Bauteils und des Angusssystems wurde mithilfe der Simulationssoftware ProCAST® überprüft. Anschließend fertigten FABCAST und INEGI erste Prototyp-Gussteile im Schwerkraftgussverfahren aus einer Aluminiumlegierung. Dafür kamen 3D-gedruckte Sandformen zum Einsatz.

Einer dieser Prototypen wurde auf der CastForge 2026 in Stuttgart vorgestellt. Die Prototypen dienten der Validierung der Geometrie und bildeten die Grundlage für die Entwicklung einer LPDC-Form. LPDC steht für Low Pressure Die Casting, also Niederdruck-Kokillenguss. Die Form ist einsatzbereit und bildet den nächsten Schritt in Richtung Serienfertigung.

Aluminiumguss als konstruktiver Ansatz

Das Projekt zeigt, wie Aluminiumguss zur Funktionsintegration in Fahrradrahmen eingesetzt werden kann. Statt mehrere Bauteile über unterschiedliche Fertigungsschritte herzustellen und anschließend zu verbinden, bündelt das Konzept zentrale Rahmenbereiche in einem gegossenen Bauteil.

Für die Fertigung kann dieser Ansatz relevant sein, wenn Bauteilkomplexität, Integrationsgrad und Prozessvereinfachung zusammen betrachtet werden. Die Verbindung aus Konstruktion, Simulation, Prototyping und gießtechnischer Umsetzung schafft die Grundlage, um den Rahmen nicht nur als Einzelkomponente, sondern als fertigungsgerechtes Gesamtkonzept zu entwickeln.