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Harter Renneinsatz

: BIBUS


Schon seit einigen Jahren gilt die Formula Student als die Kaderschmiede für die Rennsportentwicklung. In verschiedenen Disziplinen messen sich Universitäten und andere Bildungseinrichtungen darin, wer das beste Fahrzeug auf die Straße bringt. Das Racing Team der Technischen Universität Wien spielt mit seinen Elektro-Boliden dabei ganz vorne mit. Unterstützt von der BIBUS Austria GmbH nutzen sie dabei additiv gefertigte Teile für den echten Renneinsatz. Von Georg Schöpf, x-technik

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Der EDGE 10 ist das Fahrzeug der letzten Rennsaison und beinhaltet schon zahlreiche additiv gefertigte Teile. Im Nachfolgemodell werden es noch mehr.

Der EDGE 10 ist das Fahrzeug der letzten Rennsaison und beinhaltet schon zahlreiche...

Zum ersten Mal wurde die Formula SAE in den USA ausgetragen. 1998 folgte das erste Formula Student-Rennen in England. Seit 2007 gibt es den studentischen Verein TU Wien Racing Team e.V., der seitdem jedes Jahr ein Auto an den Start gebracht hat. Die Fahrzeuge tragen die markigen Namen EDGE 1 bis EDGE 11. „Das erste Auto war ziemlich kantig. So wurde die Kante auch zum Markennamen, soll aber auch symbolisieren, dass man immer am Rand des Möglichen und darüber hinaus arbeiten will“, erklärt Alexander Eder, organisatorischer Leiter des Rennteams die Namensgeschichte der Wiener Boliden. Seit 2014 steht man nun mit einem Elektroauto auf der Rennstrecke. „Gewicht war auch in der Formula Student schon immer ein wesentlicher Aspekt. Mit dem Einstieg in die Elektro-Klasse hat dieses Thema aber immer mehr an Bedeutung gewonnen. Wir versuchen die Autos immer noch leichter zu bauen, um so den hoffentlich entscheidenden Vorsprung herauszuholen. Das stellt uns vom Design und von der Aerodynamik natürlich vor ganz neue Herausforderungen“, lässt Lukas Grasinger wissen, der für die Aerodynamik der Fahrzeuge verantwortlich ist.

Das gesamte Team, das derzeit aus etwa 70 Mitgliedern besteht, von denen etwa die Hälfte als Kernteam im Wesentlichen in die Fahrzeugentwicklung involviert ist, bemüht sich stets darum, modernste Technologie für die Optimierung ihrer Fahrzeuge einzusetzen. „Im Grunde ist jedes Fahrzeug eine Neuentwicklung. Im Austausch mit früheren Teammitgliedern versuchen wir natürlich deren Erfahrungen mit einfließen zu lassen, stehen aber jedes Jahr aufgrund der neuen Möglichkeiten und Ideen vor der Aufgabe ein komplettes Fahrzeug zu entwickeln. Ziel ist es ja schließlich auch, dass jedes Teammitglied seine eigenen Ideen und Entwicklungen einbringen kann. Man will ja wissen, was geht und was nicht“, beschreibt Eder den Grundgedanken der Formula Student und ergänzt: „So sind schon beachtliche neue Ansätze ins Fahrzeug eingeflossen, bei dem am Anfang ja zunächst
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Aerodynamische Komponenten bestehen häufig aus einer Hybridbauweise von additiv gefertigten Strukturelementen in Verbindung mit Carbonfaserteilen.

Aerodynamische Komponenten bestehen häufig aus einer Hybridbauweise von additiv...

nur ein fahrdynamisches Konzept definiert wird und die Reglements hinsichtlich Fahrzeugdimensionen und Sicherheit vorgegeben sind.“

Ohne Unterstützung geht es nicht

Für die Umsetzung dieser Ideen und Entwicklungen sind die Teams der Formula Student aber auf die Unterstützung der Industrie angewiesen. „Jedes Teammitglied bringt da schon ein Höchstmaß an Leistung ein. In Summe stecken etwa 50.000 Arbeitsstunden in so einem Fahrzeug. Ohne tatkräftige und auch finanzielle Unterstützung durch Sponsoren aus der Industrie geht es aber trotzdem nicht. Die Komponenten, auch wenn viel davon selbst gefertigt wird, kosten viel Geld. Da sind wir schon sehr dankbar für die Unternehmen, die uns mit Material, Geld und auch Dienstleistungen unterstützen“, meint Grasinger. Eines dieser Unternehmen ist die BIBUS Austria GmbH aus St. Andrä-Wördern. Bernd Tröster, Geschäftsführer von BIBUS Austria unterstützt das Racing Team der TU-Wien seit 2017. „Natürlich ist es für uns wichtig, dass wir als Sponsor gesehen werden und dadurch auch unseren Bekanntheitsgrad stärken. Als Systemhaus für 3D-Drucklösungen sind wir aber auch daran interessiert zu sehen, was die additiv gefertigten Teile wirklich im harten Renneinsatz leisten können. Vorteilhaft für uns ist dabei, dass die so entstandenen Teile auch gezeigt werden dürfen. Normalerweise hat man diese Möglichkeit bei Rennsportkomponenten einfach nicht. Dadurch ist es auch möglich, potenziellen Kunden überzeugende Ergebnisse präsentieren zu können“, so der Geschäftsführer.

AM im Vormasch

Seit zwei Jahren werden beim TU-Wien Racing Team nämlich auch
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zahlreiche additiv gefertigte Komponenten eingesetzt. „Das Spektrum reicht dabei von 3D-gedruckten Prototypen, wie zum Beispiel einer Designstudie des Lenkrades, bis zu additiv gefertigten Strukturbauteilen. Die Studenten setzen dabei sowohl auf Metall- als auch Kunststoff-3D-Druck. Aerodynamische Teile stehen oft im Verbund mit Carbonfaserteilen und sind somit meist in strukturell stark beanspruchten Bereichen verbaut. Bei den von BIBUS für das Rennteam gefertigten Teilen handelt es sich im Wesentlichen um Leichtbauteile, die im Bereich der Aerodynamischen Komponenten zum Einsatz kommen. Aber auch Luftführungen für die Kühlung der Antriebskomponenten und Rahmen für die Batterien stellen die 3D-Druck Experten aus St. Andrä-Wördern bereit. „Wir versuchen, das Optimum aus allen Fertigungswelten zu kombinieren und dabei die Stärken der jeweiligen Verfahren kennenzulernen und auch auszureizen“, weiß Eder.

Aktuelle Fertigungstechnologien im Einsatz

Die Kunststoffteile, die von der BIBUS Austria kommen werden in der Regel auf einer HP-Anlage im Multijet Fusion-Verfahren aus PA12 hergestellt. „Es ist ein Verfahren, das einerseits die kostengünstige Herstellung auch größerer Teile ermöglicht und andererseits in der Durchlaufzeit so schnell ist, dass auch mal kurzfristig ein Teil bereitgestellt werden kann“, bemerkt Tröster.

Für die Studenten ist es ein großer Vorteil, über die Firma BIBUS auf unterschiedliche Verfahren zugreifen zu können. Neben dem Multijet Fusion von HP stehen nämlich auch die Maschinen von Markforged für die Herstellung von Bauteilen zur Verfügung. Das verwendete, Carbon-befüllte Onyx-Material eignet sich laut Tröster beispielsweise ganz besonders für die Herstellung von Hülsen, Spacern und ähnlichen
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Bei den Batteriehalterungen bieten komplexe Leichtbaustrukturen einen Gewichtsvorteil.

Bei den Batteriehalterungen bieten komplexe Leichtbaustrukturen einen Gewichtsvorteil....

auf Druck belasteten Bauteilen. „Es sind nicht immer die hochkomplexen, bionisch geformten Strukturen, bei denen die Additive Fertigung ihre Vorteile ausspielt. Oft liegt der wesentliche Nutzen auch in ganz speziellen Material- und Bauteileigenschaften, die das 3D-gedruckte Teil mit sich bringt. Zudem können die Teile ohne zusätzlichen Werkzeugbedarf direkt aus den 3D-Daten heraus gefertigt werden“, geht Tröster ins Detail. „Für uns ist es schon ein enormer Vorteil, dass wir uns über die Frage der Herstellbarkeit bei den additiv gefertigten Teilen fast keine Gedanken machen müssen. In der Regel erlaubt der 3D-Druck die direkte Umsetzung der Komponenten aus den Entwicklungsdaten und das in sehr kurzer Zeit“, bestätigt Eder. Bislang sei man nach Angaben des Organisationsleiters auch noch nie wirklich an die Belastungsgrenzen bei den gedruckten Teilen gekommen. „Natürlich haben wir bei der Auslegung der Teile möglichst genaue Berechnungen hinsichtlich Lastgrenzen und erforderlicher Festigkeit durchgeführt und die Teile entsprechend konstruiert. Es geht ja auch bei uns immer darum, möglichst viel Gewicht einzusparen. Deshalb sind wir häufig an die unterste Grenze des machbaren gegangen und haben die Fertigungsgrenzen der AM-Maschinen ausgereizt. Trotzdem sind wir über die Qualität der Komponenten erstaunt“, präzisiert Grasinger ergänzend.

Entwicklungspartnerschaft im Vordergrund

„Wir verstehen uns in diesem Zusammenhang ja auch gar nicht als Dienstleister, der Teile zur Verfügung stellt. Als Systemhaus sind wir vielmehr Entwicklungspartner und vermitteln im Zuge der Teileproduktion den Studenten auch, wie man mit AM-Maschinen unterschiedlicher Technologien zu brauchbaren Ergebnissen und real einsetzbaren Teilen gelangt. Die Studenten von heute werden in der Zukunft nicht ohne additive Fertigungstechnologien auskommen. Umso wichtiger
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Luftführungselemente können mittels 3D-Druck direkt aus den Konstruktionsdaten erstellt werden.

Luftführungselemente können mittels 3D-Druck direkt aus den Konstruktionsdaten...

ist es, dass sie schon sehr früh ein Gefühl dafür entwickeln, was möglich ist, und wie eine geeignete Herangehensweise aussieht. Da ist die Form unseres Mitwirkens meiner Meinung nach der beste Weg“, bringt Tröster das Haupt-Motiv für ihr Sponsoring auf den Punkt.

Nicht nur Geschwindigkeit auf dem Prüfstand

In der Formula Student geht es aber nicht nur darum, das schnellste Auto zu bauen. Es gibt verschiedene Disziplinen. Die statischen Disziplinen beinhalten Entwurf, Kostenanalyse und Projektvorstellung. Sie bilden damit den Rahmen, in dem es nicht um die Fahrdynamik und Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs geht. Konstruktion, erbrachte Ingenieursleistung, Einsatz neuer Technologien werden ebenso bewertet wie die Gesamtkosten der verbauten Teile, die Herstellungsprozesse und das Kostenbewusstsein des Teams. Alle Details müssen offengelegt werden und geben somit Aufschluss über die Entstehung des Fahrzeugs. Das alles muss in einer zehnminütigen Präsentation einer Jury vorgestellt werden.

Die dynamischen Disziplinen setzen sich zusammen aus Beschleunigung, Querbeschleunigung, Autocross, Ausdauer und Treibstoffverbrauch (bei Kraftstoffbetriebenen Fahrzeugen). Dabei gilt es definierte Kurse zu absolvieren, die meist anhand von Absolvierungszeiten bewertet werden. Eine liegende Acht für die Querbeschleunigung, eine 75 m lange Beschleunigungsstrecke, ein 800 m langer komplexer und abwechslungsreicher Parcours, der möglichst schnell absolviert werden muss sowie ein Handling-Kurs, der in mehreren Runden über eine Distanz von 22 km zu absolvieren ist.

„Bei den Rennveranstaltungen, die mittlerweile in verschiedenen Ländern
ausgetragen werden, herrscht ein kollegialer und gemeinschaftlicher Spirit. Wir sitzen oft mit den anderen Teams zusammen und tauschen uns aus, welche Erfahrungen wir mit verschiedenen Technologien und in der Umsetzung gemacht haben. Natürlich möchte man in den verschiedenen Disziplinen gewinnen, aber im Vordergrund steht das Erfolgserlebnis ein funktionierendes Auto an den Start gebracht zu haben“, beschreibt Eder das Renngeschehen. Grasinger meint abschließend: „In der Formula Student lernt man zusammenzuarbeiten. Offenes Teamwork ist ebenso entscheidend wie Kreativität und Hartnäckigkeit. Die Bereitschaft sich voll für das Projekt und das Team einzubringen bestimmt letztlich über den Erfolg.“

Der EDGE 10 ist das Fahrzeug der letzten Rennsaison und beinhaltet schon zahlreiche additiv gefertigte Teile. Im Nachfolgemodell werden es noch mehr.
Aerodynamische Komponenten bestehen häufig aus einer Hybridbauweise von additiv gefertigten Strukturelementen in Verbindung mit Carbonfaserteilen.
Bei den Batteriehalterungen bieten komplexe Leichtbaustrukturen einen Gewichtsvorteil.
Luftführungselemente können mittels 3D-Druck direkt aus den Konstruktionsdaten erstellt werden.
Auch für die Herstellung von Formkernen kommt die Additive Fertigung zum Einsatz.
Auf den ersten Blick unscheinbare Teile wie Spacer und Distanzstücke aus FDM-gedrucktem Markforged-Onyx-Carbonmaterial finden im Boliden der TU Wien Anwendung.
Teilweise wird der 3D-Druck auch für die Herstellung von Prototypen für Komponenten verwendet, die später aus anderen Werkstoffen hergestellt werden müssen.
Technologisch kommen die Formula Student Boliden ihren „großen“ Vorbildern bereits sehr nahe.
Mit dem EDGE 10 im Bild v.l.n.r.: Alexander Eder, Organisatorischer Leiter des TU Wien Racing Teams, Bernd Christian Tröster, Geschäftsführer der BIBUS Austria GmbH, Lukas Grasinger, beim TU Wien Racing Team verantwortlich für die Aerodynamik.


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In diesem Jahr geht die Zusatzausbildung Lehrgang Fachingenieur Additive Fertigung VDI in die zweite Runde. Als einer der ersten Absolventen des Lehrganges erzählt Peter Glökler, Geschäftsführer der Freyer GmbH & Co. KG, von seinen Erfahrungen und welchen konkreten Nutzen er und sein Unternehmen aus der Ausbildung ziehen kann. Das Gespräch führte Georg Schöpf, x-technik
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