Im Interview: Technologische Innovation für einen ultra-leichten E-Scooter

Im Interview:

• Selina Hartmann, Bachelor Transportation Interior Design (HS Reutlingen)
• Florian Nikolaizig, Bachelor Textiles Ingenieurwesen (HS Reutlingen)
• Rabia Özdin, Bachelor Industrial Design an der mAHS media Akademie Hochschule Stuttgart

Der Forschungspartner: Deutsche Instistute für Textil- und Faserforschung (DITF), Denkendorf

Das Projekt FiLITE (Filament + Light) ist ein interdisziplinäres Forschungs- und Entwicklungsprojekt im Masterstudiengang Interdisziplinäre Produktentwicklung an der Hochschule Reutlingen. Ziel war die Entwicklung eines ultraleichten, strukturell optimierten Funktionsmusters eines E-Scooters für den urbanen Raum. Im Fokus standen Leichtbauprinzipien, insbesondere der Einsatz von Faserverbundtechnologien wie dem Coreless Filament Winding (CFW), kombiniert mit generativem Design und FEM-Simulationen.

Worum ging es in eurem Projekt?

Rabia: Der Bedarf an flexiblen Lösungen in der Mikromobilität - also die "letzte Meile" vom öffentlichen Nahverkehr zum Ziel - steigt, was man an der hohen Nutzung der E-Scooter erkennt. Diese werden jedoch häufig als unpraktisch wahrgenommen, sind zu schwer oder zu sperrig. Unser Ziel war es, einen E-Scooter zu entwickeln, der leicht, kompakt und komfortabel zu transportieren ist.

Wie habt ihr die interdisziplinäre Zusammenarbeit innerhalb eures Teams gestaltet und welches Expertenwissen hat jeder eingebracht?

Selina: Als Designerin mit einem Schwerpunkt in CMF-Design (Color, Material, Finish) habe ich vor allem die gestalterische und markenbezogene Seite des Projekts eingebracht. Meine Aufgabe war es, dem E-Scooter eine eigenständige und innovative Produktpersönlichkeit zu geben sowie eine konsistente visuelle Identität zu entwickeln, sowohl digital als auch physisch. Dafür habe ich ein Farb- und Materialkonzept für den E-Scooter erarbeitet und dieses zunächst digital in einem 3D-Modell mit Renderings umgesetzt und dies schließlich auf den Prototyp übersetzt und realisiert. Dazu gehörten unter anderem das Lackieren von 3D-Druckteilen, das Folieren einzelner Bauteile sowie die Gestaltung einer Grafik für das Trittbrett und die Lenkergriffe, die als Anti-Rutsch-Element dient. Im Rahmen der visuellen Identität habe ich außerdem ein eigenes Logo entworfen, das wir für die digitale Kommunikation und das Branding des E-Scooters verwendet haben. Zusätzlich habe ich mich auch noch um organisatorische Aspekte des Projekts gekümmert, dazu gehörten die Koordination von Terminen sowie die Kommunikation und Abstimmung mit Lieferanten.

Rabia: Ich vor allem für den Bereich Industriedesign und die konstruktive Entwicklung verantwortlich. Dazu gehörte die Gestaltung des Produkts, die Ausarbeitung der Schnittstellenkonstruktionen sowie FEM-Berechnungen und Simulationen. Außerdem habe ich die fertigungstechnischen CAD-Pläne für die Vorrichtungen erstellt, die wir für das Wickeln der Faserverbundbauteile verwendet haben. Auch an der praktischen Umsetzung war ich beteiligt, unter anderem durch den Druck und die Prüfung aller 3D-Komponenten. Mein Schwerpunkt lag damit vor allem an der Schnittstelle zwischen Design, technischer Entwicklung und Fertigung. Das Besondere an den Projekten des Masterstudiengangs ist ja, dass die Fachbereiche nicht getrennt betrachtet werden, sondern interdisziplinär übergreifend zusammenarbeiten. Unser Ansatz, technische Entwicklung und ästhetische Gestaltung gemeinsam zu entwickeln, vereint frühzeitig Produktanforderungen, Fertigung und Design und führt zu Spitzenleistung im Endprodukt.

Könnt ihr uns Einblicke in den Projektablauf geben? Gab es dabei eine besonders kritische Phase?

Rabia: Den Ausgangspunkt bildete die Untersuchung eines Referenz-Scooters, anhand dessen technische Parameter, konstruktive Schwachpunkte und ergonomische Anforderungen analysiert wurden. Darauf aufbauend haben wir in der Konzeptphase unterschiedliche Gestaltungs- und Funktionsansätze entwickelt, skizziert und in CAD-Modellen visualisiert. Wir haben die Varianten systematisch verglichen, anhand definierter Bewertungskriterien priorisiert und uns dann gemeinsam für ein Konzept entschieden.

Florian: In der Entwicklungsphase haben wir das Konzept technisch konkretisiert: Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie haben wir (alle drei) zentrale Bauteile wie Wickelstruktur, Carbonrohre, Verbindungselemente, Batteriegehäuse und Trolleymechanismus konstruktiv ausgearbeitet. Eine besonders kritische Phase war der Aufbau der Wickelvorrichtung, der deutlich aufwendiger war als zunächst gedacht und viel Zeit beansprucht hat. Auch im eigentlichen Wickelprozess sind Probleme aufgetreten. Durch schnelles Denken und gute Abstimmung im Team konnten wir dafür aber eine Lösung finden, mit der wir den Prozess erfolgreich fortsetzen konnten.

Selina: Ich habe parallel dazu die visuelle Identität des Produkts entworfen – also das Farb- und Materialkonzept (CMF), das Logo, als auch die Grafik für Trittbrett und Lenkergriffe – um technologische Performance und gestalterischen Ausdruck zu vereinen. Die neuartigen Faserverbund-Rahmenstruktur sollte schließlich auch mit einem futuristischen Design überzeugen. Nach dem Zusammenbau stand für mich noch das Styling des E-Scooters an.

Der FiLITE E-Scooter zeichnet sich durch eine Reihe technologischer und gestalterischer Innovationen aus. Könnt ihr diese kurz darstellen?

Florian: Ein zentraler Innovationskern ist die 3D-Wickeltechnologie im Coreless Filament Winding – eine Fertigungsmethode, die es ermöglicht, Faserverbundstrukturen ohne starre Formwerkzeuge herzustellen. Damit kann eine extrem belastbare Struktur erzeugt werden, die erheblich leichter ist als konventionelle Bauteile. Das eröffnet ganz neue Perspektiven für den Leichtbau in der Mikromobilität. Besonders interessant ist, dass die Technologie auch bei den Fassadenelementen des TEXOVERSUMS zum Einsatz kam – dort allerdings robotergeschützt, während wir sie in unserem Projekt in einer handgeführten Variante umgesetzt haben.

Rabia: Für die Auslegung des Rahmens haben wir mit Generativem Design gearbeitet. Dieser algorithmische Designprozess analysierte die Material- und Geometrievarianten und identifizierte automatisch Formvorschläge mit dem bestmöglichen Verhältnis aus Masse, Steifigkeit und Belastbarkeit. Dadurch konnten wir Gewicht und Materialeinsatz signifikant reduzieren und gleichzeitig statische Sicherheitsanforderungen erfüllen.

Selina: Ein weiterer Innovationsaspekt ist die materialintegrierte Sensorik. Dafür wurde ein faserbasierter Sensor direkt in die 3D-gewickelte Struktur eingebracht, um ein Structural Health Monotoring zu ermöglichen. So können Schäden in der Wickelstruktur frühzeitig erkannt werden, noch bevor sie sichtbar sind. Das erhöht die Sicherheit, verbessert die Langlebigkeit und schafft mehr Transparenz bei Wartung und Zustand des Fahrzeugs.

Ihr habt mit dem Deutschen Institut für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) zusammengearbeitet. Was genau habt ihr da gemacht?

Rabia: Am DITF haben wir zuerst eine Einführung in die Wickeltechnik bekommen und zur Übung ein kleines Wickelmuster hergestellt, um uns mit dem handgeführten Wickelprozess vertraut zu machen. Anschließend konnten wir im Faserverbund-Technikum selbstständig arbeiten und unsere Bauteile dort umsetzen. Dabei haben wir viel Unterstützung erhalten, besonders wenn im Prozess Fragen aufgekommen sind. Ein großer Dank geht an dieser Stelle an Dr. Pascal Mindermann. Außerdem haben wir dort Carbonplatten im VAP/RTM-Prozess gefertigt, die wir für unsern Batteriekasten und Trittbrett benötigten.

Wer sind Nutzende eures E-Scooters und welche Vorteile bietet er ihnen?

Selina: Wir sehen primär Berufspendler und urbane Nutzende, deren Mobilitätsverhalten stark von Effizienz, Flexibiliät und Nachhaltigkeit geprägt ist. Sie benötigen verlässliche und leicht kombinierbare Transportmittel für den täglichen Weg zwischen Wohn- und Arbeitsort. 

Florian: Für unsere Zielgruppe bedeutet Mobilität nicht nur Fortbewegung, sie ist Ausdruck ihres aktiven Lebensstils. Ihr E-Scooter muss komfortabel in der Handhabung sein, etwa beim Einsteigen in Bus oder Bahn oder beim Transport über Treppen. Außerdem bietet er über Gestaltung und Technologie eine persönliche Identität mit Werten wie Futurismus, Qualität und Innovationskraft.

Vielen Dank für die Einblicke! 

Und hier noch ein paar Eindrücke: