Studierende der Hochschule Karlsruhe entwickeln Rennwagen mit Hybridantrieb
Präsentation des selbst gebauten Fahrzeugs mit zahlreichen technischen Neuerungen, mit dem das Team an Konstruktionswettbewerben auf dem Hockenheimring, in Österreich und in Ungarn teilnimmt
Auch in diesem Jahr haben sich wieder ca. 80 Studierende der Hochschule Karlsruhe (Die HKA) zusammengefunden, um einen einsitzigen Formelrennwagen zu konstruieren und anschließend selbst zu fertigen. Sie kommen aus den Studiengängen Fahrzeugtechnologie, Maschinenbau, Mechatronik, Elektro- und Informationstechnik sowie Wirtschaftsingenieurwesen, Informatik und Medieninformatik und hatten ein großes gemeinsames Ziel: den Bau eines eigenen Rennwagens für die diesjährige Teilnahme am internationalen studentischen Konstruktionswettbewerb Formula Student. Nach einer erfolgreichen letzten Saison mit zwei Gesamtsiegen auf dem Hockenheimring und in Ungarn wollen die Studierenden auch in diesem Jahr an diese Erfolge anknüpfen.
Nach neun Monaten Entwicklung, Konstruktion und Fertigung haben die Studierenden nun mit dem Rollout am Freitag, 23. Juni 2023, ein weiteres großes Etappenziel erreicht und konnten das Resultat ihres Projekts mit dem neuen Rennwagen „F-117“ erstmals der Öffentlichkeit präsentieren.
Die Hauptaufgabe der internationalen Konstruktionswettbewerbe der Formula Student besteht darin, einen Rennwagen herzustellen, der für eine Produktion in Kleinserie geeignet wäre. Geschwindigkeit ist nur ein Aspekt, bewertet wird das Gesamtkonzept, zu dem auch die Beschleunigungs- und Bremsleistung sowie Konstruktion, Gewicht und die kalkulierten Produktionskosten zählen. Um also einen schnellen, wendigen, sicheren, sparsamen und zuverlässigen sowie kostengünstigen Rennwagen zu entwickeln, ist für die Studierenden eine genaue Projektplanung und Koordination samt Marketingstrategie, Business Plan und Cost Report notwendig. Gefragt sind demnach viele ingenieurspezifische Fähigkeiten wie auch umfangreiche Wirtschafts- und Marketingkompetenzen. Das Konzept hinter diesem Wettbewerb ist es, den Studierenden eine attraktive Möglichkeit zu bieten, das im Studium angeeignete Wissen in die Praxis umzusetzen.
In der diesjährigen Saison gibt es eine grundlegende Änderung hinsichtlich der Antriebsart: Der F-117 wird mittels eines Hybridsystems angetrieben. Konkret wird die bisher antriebslose Vorderachse durch zwei Elektromotoren beschleunigt. Eine zusätzliche Batterie, mit einem Energiegehalt von 500 Wh, versorgt diese mit ausreichend Leistung. Um die Langstrecken-Disziplin über 22 km erfolgreich abschließen zu können, wird über die beiden 10 kW-Motoren die Batterie wieder geladen (rekuperiert). Die Kraft der Motoren wird über ein zweistufiges Planetengetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:17.7 auf die Räder übertragen.
Auch dieses Jahr hat es das Team geschafft, die Karosserie aus Kohlefasern (CFK) weiter zu optimieren. Durch einen neuen Lagenaufbau konnte das Gewicht des Monocoques reduziert werden, während gleichzeitig die Steifigkeit weiter verbessert werden konnte. Um die Strömungsverhältnisse am Fahrzeug zu optimieren, wurden viele weitere zeitintensive rechnergestützte Simulationen durchgeführt, die – im Vergleich zum Vorjahresfahrzeug – zu einem aufwendigeren Aeropaket führen. Dazu gehören Sidepods, Wish Bone Cover sowie eine überarbeitete Anbindung an den Heckflügel. Durch das verbesserte Aerodynamic-Paket kann mehr Anpressdruck erzeugt und dadurch die Kurvengeschwindigkeit erhöht werden.
Aufgrund der aerodynamischen Veränderungen wurde der Auspuff an das Heck des Fahrzeuges verlegt. In diesem Zug wanderten die Kühler in die Sidepods. Des Weiteren wurde das Gaspedal überarbeitet. Ein neuer Gangsensor ermöglicht nun präziseres Schalten.
Neben dem Hybridsystem gibt es weitere Neuerungen in der Elektronik. Ein neuer Datenlogger zeichnet effizient die Mess- und Fahrzeugdaten auf. Mittels Telemetrie werden diese in Echtzeit an den Applikationsrechner übertragen. Zudem ermöglicht dies eine kabellose Übertragung neuer Applikationen an das Fahrzeug und dessen Pilotin bzw. Piloten.
Wie in jedem modernen Entwicklung- und Produktionsprozess wird das komplette Fahrzeug mithilfe von CAD-Systemen (Computer Aided Design) als Modell im Rechner erzeugt. So entstehen nicht nur die benötigten Fertigungsdaten, sondern auch die Simulation und Berechnung der verschiedenen Bauteile und Funktionen wird möglich. Im Anschluss werden die Bauteile individuell hergestellt und teilweise bis zur Belastungsgrenze getestet.
In kaum einem anderen Projekt können in Vorlesungen und Übungen erworbene Grundlagen durch ihre Anwendung und Vertiefung so umfassend in die Praxis umgesetzt werden, wie in diesem Formula-Student-Projekt. Alle nötigen Schritte werden dabei von den Studierenden selbst organisiert bis hin zur hochkomplexen Fertigung der Einzelteile. Unterstützt werden sie dabei durch viele Sponsoren und vom hochschuleigenen Institute of Materials and Processes, an dem ein großer Teil der benötigten Komponenten selbst hergestellt wird.
Nach dem Rollout des „F-117“ beginnt für die Studierenden die kurze Testphase, um den Boliden für die Wettbewerbe der Formula Student „fit“ zu machen. Ende Juli – also kurz nach dem Ende der Prüfungen, die die am Projekt beteiligten Studierenden noch ablegen müssen, geht es dann für sie auch „gleich richtig los“ mit dem ersten Wettbewerbsevent im österreichischen Spielberg. Und nur kurze Zeit später folgen für das Team die Wettbwerbe auf dem Hungaroring bei Mogyoró in Ungarn und auf dem Hockenheimring.
„Der jedes Jahr weiterentwickelte Rennwagen der Studierenden ist für uns immer wieder aufs Neue ein beeindruckender Beleg für die Kombination von Fachwissen und ausgeprägtem Praxisbezug unserer Lehre und auch dafür, wie gut es unsere Studierenden schaffen, ein solch umfangreiches Projekt zu planen und umzusetzen“, betont Prof. Dr. Frank Artinger, Rektor der Hochschule Karlsruhe.
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Originalpublikation:
https://www.h-ka.de/die-hochschule-karlsruhe/aktuelles/news/2023/rollout-formula-student-2023
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