Der fahrdynamische Geräteträger
- Vom Modell zur Realität (Quelle: Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik [FG KFT])
von Gordon Adler, Lukas Corswandt, Jessica Senft und Bernd Sünkel
Gentlemen, start your engines!
Am 8. August liegt in Hockenheim wieder Benzin in der Luft: Motoren heulen ohrenbetäubend, Techniker schrauben unter Hochspannung an den Boliden, die Fahrer gehen im Kopf noch ein letztes Mal die Streckenführung durch. Jedoch sind es nicht Fahrer wie Fernando Alonso oder Teamchefs wie Flavio Briatore, die in der Boxengasse die Minuten bis zum Start zählen. An diesem Wochenende gastiert am Ring die „Formula Student“, in der sich engagierte Studenten aus aller Welt zusammen gefunden haben, um ihre Eigenkonstruktionen in freundschaftlichem Wettbewerb zu messen und dabei der Industrie ihre Leistungsfähigkeit zu zeigen. Auch an der TU Ilmenau gibt es Bestrebungen, ein Team für die „Formula Student“ auf die Beine zu stellen. Prof. Augsburg und sein Team vom Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik sind von diesem Wettbewerb begeistert. Da es sich aber um eine studentische Initiative handelt und es auch dabei bleiben soll, werden die Studenten indirekt unterstützt. Ideen und vorhandenes Know-How fließen in die Entwicklung eines Versuchfahrzeuges, den „Fahrdynamischen Geräteträger“, ein. Dieser orientiert sich in seinen Abmessungen grob an einem Formel-Rennwagen. Das primäre Ziel ist dabei allerdings nicht, den Wagen auf die Rennstrecke zu bringen, sondern eine modulare und flexible Plattform zu schaffen, an der die Studenten im Rahmen ihres Studiums praxisnah arbeiten, entwickeln und forschen können – und das erworbene Wissen für die Entwicklung eines Formula-Student-Rennwagens zu nutzen.
Gemäß der Philosophie des Fachgebiets erfolgt die Konstruktion in Kooperation mit verschiedenen studentischen Arbeiten, wie z.B. „Auslegung und Konstruktion des Lenksystems für ein Leichtbauformelfahrzeug“.
Bevor die erste Naht geschweißt und die erste Schraube festgezogen wird, entsteht ein virtueller Prototyp samt allen technischen Details im Rechner. Dabei kommt neben der 3D-CAD-Software Inventor auch das Mehrkörpersimulationsprogramm Adamscar zum Einsatz. Mit diesem Tool kann das Fahrverhalten des Fahrzeuges vorab getestet und gegebenenfalls verbessert werden. Im Detail kann man in Adamscar unter anderem die auftretenden Kräfte im Fahrwerk bei verschiedenen Fahrmanövern berechnen, dieFahrdynamik, sowie Radstellungsgrößen und deren Verlauf über Ein-/Ausfedern der Räder simulieren.
- Der markante Sportsitz und der Motorradmotor (Quelle: FG KFT)
Um das Bremssystem optimal auszulegen, wurde ein spezielles Berechnungstool auf der Basis von Excel-VBA im Fachgebiet entwickelt. Die Berechnung der exakten Bremskraftverteilung dient den Fahrzeugtechnikern, um ein optimales Bremsverhalten zu realisieren.
Im November 2006 erfolgten dann die ersten Zuschnitte an den Rohren des Gitterrohrrahmens. Mittlerweile kann man den Fahrzeugträger vor Ort im Fachgebiet anschauen, auch wenn er noch nicht wirklich wie ein Rennwagen aussieht. Bis jetzt wurde die Konstruktion, laut Professor Augsburg, hauptsächlich durch Schenkungen beeinflusst. So ist das vielleicht hervorstechendste Merkmal, das sich dem Besucher offenbart, ein gesponserter Sportsitz von Recaro.
- Heute noch Studienarbeiten, morgen ein Universalforschungsgegenstand - der Geräteträger (Quelle: FG KFT)
Die Ingenieure geben zu, dass der Sitz etwas größer und schwerer ist, als die normalerweise in Rennautos zum Einsatz kommenden Sitzschalen. Andererseits ist dieser komfortabler und sicherer - und nicht zuletzt kostenlos.
Darüber hinaus fällt der Blick auf den hinter dem Sportsitz verbauten Motor - ebenfalls eine Schenkung - ein Vierzylinder von Kawasaki aus einer Unfallmotorrad. Das Bremssystem hat ursprünglich seinen Dienst in einem VW Lupo 3L verrichtet. Für einen Boliden, der später höchstens 350 kg wiegen wird, ist sie mehr als ausreichend dimensioniert und, gemäß dem Ziel der Drei-Liter-Lupos, möglichst Sprit sparend zu sein, auch erstaunlich leicht.
Anhand dieser drei Beispiele wird die Natur des Fahrdynamischen Geräteträgers deutlich: Er soll vor allem flexibel sein. Seit den virtuellen Anfängen wird darauf geachtet, dass das Fahrzeug nicht in eine Sackgasse entwickelt wird. Möglichst viel soll verstellbar und auswechselbar sein, z.B. der Motor oder das Fahrwerk. Es muss Messtechnik aufnehmen können und soll Versuchsträger für diverse mechatronische Lösungen sein. Oder wie Professor Augsburg es mit einem Augenzwinkern formuliert: "Die eierlegende Wollmilchsau".
Die Entwicklung ist dabei völlig offen, es gibt keine konkreten Designziele. Mit der Entscheidung, den Wagen nicht explizit für die „Formula Student“ zu konstruieren, fielen auch die Restriktionen durch das strenge Reglement der Rennserie weg, die den technischen Aufbau und das Budget sehr eng vorgeben.
Noch hat der Geräteträger keine Karosserie.
- Egal ob Mechatroniker, Elektrotechniker oder Informatiker – für jeden ist etwas dabei (Quelle: FG KFT)
Um seinen Hauptzweck als "fahrbares System" zu erfüllen, ist diese auch nicht unbedingt notwendig. Laut Professor Augsburg wird auch die Verkleidung als studentische Arbeit ausgegeben. Aus den eingereichten Konstruktionsvorschlägen der Studenten wird die beste Lösung gewählt, wobei neben der technischen Effizienz auch die Optik eine Rolle spielt, "damit das Ding auch ein bisschen nach was aussieht."
Dies entspricht dem generellen Denkansatz, der hinter dem Projekt steckt. Es geht nicht darum, ein Fahrzeug zu entwickeln, mit dem möglichst schnelle Rundenzeiten zu erreichen sind, sondern die Thematik Fahrzeugtechnik praxisnaher zu gestalten, eine Lernplattform zu schaffen und möglichst viele Studenten daran zu beteiligen. Diese sollen die Möglichkeit erhalten, Fahrverhalten zu "erfahren". Momentan geschieht dies noch hauptsächlich am Computer oder einem Modell im Maßstab 1:5. Doch schon in naher Zukunft werden Studenten in einem "richtigen" Fahrzeug ausprobieren können, wie es sich z.B. anfühlt, wenn ein Auto übersteuert, d.h. der Fahrer von seinem Heck überholt wird.
Außerdem ist ein flexibler Geräteträger eine optimale Plattform, um die am Fachgebiet Fahrzeugtechnik entwickelten Technologien und Lösungen zu präsentieren. Die Industrie bzw. die mit dem Fachgebiet kooperierenden Unternehmen bekommen einen Einblick in die Arbeit der angehenden Mechatroniker und Maschinenbauer, fernab von virtuellen Simulationen wird ein handfestes Forschungsobjekt gezeigt und verdeutlicht. Dies ist vor allem wichtig, weil sich das Vorhaben zu einem nicht geringen Teil aus materiellen Spenden trägt.
Andererseits können durch solche Erkenntnisse und Produkte auch externe Firmen, potentielle Sponsoren und Auftraggeber angeworben werden.
Im Sommer 2007 soll der fahrzeugdynamische Geräteträger fertig sein und auch äußerlich der Erscheinung eines Formel-Rennwagens nahe kommen. Das Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik wird bis dahin wohl 50 000 in dieses Projekt investiert haben. Bis es soweit ist, sind noch viele Personen am Aufbauprozess beteiligt. Wenn der Rennwagen aber schlussendlich seine ersten Runden dreht, können alle beteiligten Studenten mit Stolz behaupten, an einem Projekt mitgewirkt zu haben, bei dem sie neben der praktischen Weiterbildung vor allem eines gelernt haben: die erfolgreiche Arbeit im Team.