Normteile in der Formula Student Im Rennen um die beste Konstruktion - AutomobilKONSTRUKTION

Normteile in der Formula Student

Im Rennen um die beste Konstruktion

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Beim internationalen Wettbewerb Formula Student können Nachwuchsingenieure mit ihren eigenen Formelrennwagen weit nach vorne kommen – bis aufs Siegertreppchen. Neben der Geschwindigkeit entscheiden vor allem Konstruktion, Performance und Wirtschaftlichkeit über den Gesamtsieg. Die passenden Normteile und Komponenten für ihre Rennfahrzeuge erhalten die Studenten von Sponsoren wie der Norelem Normelemente KG.

Der Autor: Dirk Langenohl, Key Account Manager, Norelem

Die Formula Student bringt die Idee des Automobilsports auf den Punkt: Sie verbindet Rennsport mit technischer Aktualität. Es gewinnt nicht einfach das schnellste Fahrzeug, sondern das Team mit dem besten Gesamtpaket. Konstruiert, entwickelt und gefertigt werden die Leichtbau-Rennfahrzeuge von angehenden Ingenieuren verschiedener Hochschulen und Universitäten. Zu sehen sind die Flitzer zum Beispiel auf dem legendären Hockenheimring. Dort trifft sich die Formula Student Germany seit 2006 jedes Jahr, um untereinander die besten Konstruktionen zu küren. 75 Hochschulteams waren im vergangenen Jahr am Start, darunter renommierte Ingenieursschmieden aus Deutschland, Europa und Übersee. Die Teams sind grundsätzlich selbst organisiert und entscheiden eigenständig über die komplette Konstruktion, Fertigung und Vermarktung des Rennwagens.
Da der Wettbewerb sich ständig wandelt, ist in der Formula Student keine Saison wie die andere. Um Schritt zu halten, drehen die künftigen Ingenieure immer weiter an der Gewichtsschraube, überarbeiten Konzepte und suchen ständig nach neuen, noch besseren Fertigungstechniken. Wie jede Saison, hat Norelem auch im Jahr 2016 zahlreiche Teams beim Bau der Fahrzeuge unterstützt. Mit seinem umfangreichen Katalog „The Big Green Book“ bietet der Hersteller und Lieferant für Industriekomponenten ein umfassendes Vollsortiment von rund 33 000 Norm- und Maschinenelementen.
Große Normteilebibliothek zur flexiblen Montage
Bereits zum fünften Mal hat das E-Motion Rennteam der Hochschule Aalen einen eigenen Rennwagen entwickelt. Anfang Juni 2016 verließ der neue, anthrazitfarbene ERT-05/16 beim offiziellen Rollout die Werkstatt. Den Bau sponserte Norelem mit Zylinderkopfschrauben in unterschiedlichen Größen und Längen. „Sie halten den Rennwagen selbst bei großer Belastung zusammen, daher musste die Qualität sehr hoch sein“, meint Mitja Goebel von der Teamleitung. Wichtig ist eine robuste Konstruktion vor allem für die Königsdisziplin des Wettbewerbs: Endurance, ein Autocross ähnlicher Handlingkurs. In dem 22 km langen Ausdauerrennen müssen die Fahrzeuge ihre Zuverlässigkeit und Belastbarkeit beweisen.
Der neue Bolide ERT-05/16 bringt nur noch 184 kg auf den Parcours und geht erstmals mit großen aerodynamischen Front- und Heckspoiler an den Start. Sie erhöhen den Gripp zur Fahrbahn. Zudem werden die Hinterräder von zwei separat angesteuerten E-Maschinen angetrieben, um die Kurvenperformance weiter zu optimieren. Mitja Goebel: „So lässt sich das Drehmoment in jeder Laufsituation perfekt verteilen.“ Als Vollsortimenter ermöglicht Norelem dem Team den Zugriff auf sämtliche Normteile, Systeme und Komponenten, die im Rennwagen verbaut sind. „Da es vor Montagebeginn kaum möglich ist, genau zu wissen, wieviel wir wovon benötigen, ist es eine große Hilfe, dass wir während der Montage auf die Normteilebibliothek unseres Sponsors zurückgreifen können“, sagt Mitja Goebel.
Das richtige Feedback auf dem Weg zum Sieg
Minimales Gewicht, geringe Massenträgheitsmomente, extrem tiefer Schwerpunkt und hoher aerodynamischer Abtrieb: „Es ist beeindruckend, was die ambitionierten Hochschulteams innerhalb einer Rennsaison auf die Beine stellen“, meint Svenja Binder, Marketingreferentin bei Norelem. Ob sich ihre Anstrengungen bezahlt machen, konnten die Teams bereits im Juni beim Race Camp von Norelem testen. „Wir haben das Race Camp in diesem Jahr erstmals ins Leben gerufen“, erklärt Svenja Binder. Bei dem zweitägigen Pre-Event hatten die Studenten aus Aalen die Möglichkeit, sich mit den anderen von Norelem gesponserten Teams auszutauschen und die statischen und dynamischen Disziplinen auf der Rennstrecke in Bopfingen zu üben.
Doch nicht nur die Studierenden profitieren von dem Treffen. „Das Race Camp ermöglicht es uns, die Themen Ingenieurausbildung und Rennsport praxisnah miteinander zu verknüpfen“, meint die Marketingreferentin. Für das E-Motion Team ist es das erste Mal, dass ihr ERT-05/16 auf solch einem Pre-Event fuhr: „Eine perfekte Generalprobe für die offiziellen Renn-Events, da wir die statischen Disziplinen unter Realbedingungen optimieren konnten“, meint Mitja Goebel. Zu diesem Schluss kommt auch Jasmin Schätz vom Team Munich Motorsport der Hochschule München: „Hier hatten wir die Möglichkeit, unsere Fahrzeuge das erste Mal mit denen anderer Teams zu vergleichen und uns untereinander auszutauschen.“ Hochmotiviert hat ihr Team gleich zwei Rennwagen zum Race Camp geschickt, in denen Komponenten von Norelem verbaut sind: den PWe 7.16 mit elektrischem Antrieb und den PW 10.16 mit Viertakt-Ottomotor.
Dauerfeste Elemente für hohe Streckenperformance
Die Nähe zum Rennsport zeigt sich beim PWe 7.16 in vielen Details. Ausgestattet mit vier Radnabenmotoren, einem handgefertigten Carbon-Monocoque, einem Hoch-Volt-Speicher bis 580 V sowie einem Aerodynamikpaket wiegt das Fahrzeug 195 kg. Mit 128 kW Leistung beschleunigt der Elektromotor das Fahrzeug in knapp zwei Sekunden aus dem Stand auf 100 km/h. Nicht zuletzt dank des Fahrwerkskonzepts mit Potentiometer hält der PWe 7.16 sehr hohen Belastungen stand. „Wir können unser Fahrwerk perfekt an die Strecke anpassen“, erklärt Jasmin Schätz. Hierbei sei eine reibfreie Lagerung extrem wichtig. „Gelenkköpfe mit Gleitlagerung helfen dabei, den Potentiometer federwegs parallel zum Feder/Dämpfer-System zu verbauen.“ Die Konstrukteure des Teams setzten hierfür Gelenkköpfe von Norelem ein. Neben ihrer Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit empfehlen sie sich vor allem aufgrund ihrer sehr hohen Dauerfestigkeit bei wechselnden Belastungen, wie sie typischerweise bei rotierenden, oszillierenden und linearen Bewegungen auftreten.
Das zweite Fahrzeug der Münchener, der PW 10.16 mit Verbrennungsmotor, nahm an der Formula Student Combustion teil. Der konsequente Einsatz von Materialen wie Magnesium, Kohlefaser und Titan ermöglicht ein Leistungsgewicht von 0,51 PS pro Kilogramm. Mit 102 PS und 71 Nm Drehmoment beschleunigt der Rennwagen von 0 auf 100 km/h in unter 2,5 Sekunden. „Durch Gummi-Metall-Puffer, die wir von Norelem beziehen, können wir unsere Baugruppen perfekt vor den Vibrationen schützen, die beim Motor entstehen“, so Jasmin Schätz. Ebenfalls verbaut im PW10.16 sind HeliCoil-plus-Gewindeeinsätze. Sie kommen im Fahrzeug überall dort zum Einsatz, wo hochbelastbare Verbindungen benötigt werden, die Bauteile jedoch aus Aluminium sind. „Die Einsätze erlauben es, deutlich kleinere Gewinde dimensionieren zu können“, bringt Jasmin Schätz die Vorteile für Konstruktion auf den Punkt.
Norelem Normelemente KG, Markgröningen, wwww.norelem.de
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