Sektor Motorsport
Motorsport

Konstruktion eines voll funktionsfähigen Lenkrads für Formula SAE mit einem 3D-Druckverfahren und dem Verbundwerkstoff Windform® XT 2.0

Formula SAE ist der weltweit größte internationale universitäre Konstruktionswettbewerb, der auf Innovation und künftige Branchenführern abzielt. Bei dem Wettbewerb geht es um die Entwicklung eines kleinen Rennwagens im Formel-Stil, der für nicht-professionelle Fahrer, die so genannten „Weekend Autocross Racers“, konzipiert ist.

Lenkrad, das von Mitgliedern von Vic Formula Motorsport mit Hilfe der Technologie des 3D-Drucks entworfen und entwickelt wurde
Zusammenfassend

Anwendung

Voll funktionsfähiges Lenkrads für Formula SAE

Lösung

Selektives Lasersintern und der kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoff Windform® XT 2.0

Herausforderung

Herstellung in kurzer Zeit eines voll funktionsfähigen, anpassbaren und leichten Lenkradgehäuses für den Einsatz im Test- und Rennbereich.

Funktionen der Anwendung

Ansprechende Ästhetik
Funktionales Bauteil
Hohe mechanische Leistungen
Sehr robust
Leicht
Gleiche Leistungen wie bei den mit der herkömmlichen Technologie gefertigten Bauteilen
Dünne Stärken
Beständig gegen Dauerbeanspruchung, Beschleunigungen, Vibrationen
Schlagfest
Steifheit
Beständig gegen starke mechanische Beanspruchungen

Kundenanforderung

Kundenspezifische Anpassung
Einhaltung der hohen Qualitätsstandards des Nutzers
Um die Hälfte kürzere Produktionszeiten
Keine Werkzeugkosten
Sehr hohe Präzision

Erbrachte Dienstleistungen

Umfassende technische Unterstützung
Beratung bei kritischen Anwendungen
Auswahl der Technologie und der geeigneten Materialien
Endkontrolle und -abnahme

Lenkrad, das von Mitgliedern von Vic Formula Motorsport mit Hilfe der Technologie des 3D-Drucks entworfen und entwickelt wurde

Formula SAE ist der weltweit größte internationale universitäre Konstruktionswettbewerb, der auf die Innovation und die Entwicklung bei künftigen Branchenführern abzielt. Bei dem Wettbewerb geht es um die Entwicklung eines kleinen Rennwagens im Formel-Stil, der für nicht-professionelle Fahrer, die sogenannten weekend autocross racers, konzipiert ist.

Jedes Team aus Studenten der Ingenieurswissenschaften entwirft, baut und testet einen voll funktionsfähigen Prototyp gemäß den Wettbewerbsregeln, um bei jedem Event die höchste Punktzahl zu erreichen. Der Wettbewerb umfasst einen statischen Teil und einen dynamischen Teil. Der statische Teil besteht aus einer Analyse der Projekte der Studenten, der Kostenaufstellungen und eines Business Case, die von Industrieexperten bewertet werden. Bei dem dynamischen Teil liegt der Schwerpunkt auf der Fahrzeug- und Fahrerleistung, mit fünf Events auf der Rennstrecke, die mit einem 22 km langen Langstreckenrennen enden.

Beim Formula SAE-Event 2017 in Michigan belegte die UVic den 16. Platz von 120 teilnehmenden Teams und war das kanadische Team mit dem besten Ergebnis. Das Team belegt derzeit Platz 12 in Nordamerika und Platz 34 in der Weltrangliste von 550 Schulen. 2017 war für das Team das erfolgreichste Jahr seit Beginn des Programms im Jahr 2001.

Die Mitglieder des UVic Formula Motorsport-Teams haben in Zusammenarbeit mit CRP USA und Windform® eine voll funktionsfähige Rennkomponente entwickelt. Das Ergebnis war ein Lenkrad, das von Mitgliedern von UVic Formula Motorsport entworfen und entwickelt wurde und mit Windform® XT 2.0 unter Verwendung der Technologie des 3D-Drucks für den Einsatz und die Anwendung sowohl bei Tests als auch bei Rennen gebaut wurde.

„Das 2017er-Lenkrad hat sich als eine hervorragende Ergänzung des Fahrzeugs erwiesen“, so Peter de Schepper, Verantwortlicher für die Fahrsteuerungen, Formula Motorsport (SAE), Universität von Victoria. „Das Lenkrad wurde mit neuen magnetischen Schalthebeln ausgestattet, die sich gut anfühlen und dem Fahrer mehr Feedback beim Schalten geben.“

Als Material für die Konstruktion der Komponenten wurde Windform® XT 2.0 verwendet, da es aufgrund seiner mechanischen und thermischen Eigenschaften das beste Material ist. Der Einsatz von additiver Fertigung und Windform®-Materialien war entscheidend, um die Bauzeit des Autos zu verkürzen. In diesem Fall arbeitete CRP USA mit den Technikern des UVic Formula Motorsport Teams zusammen, um die optimale Lösung zu finden: ein vollständig anpassbares, leichtes Lenkradgehäuse, in das neue Knöpfe, die Frontplatte, die Elektronik und die Schalthebel einfach eingesetzt oder ausgetauscht werden können.

Lenkrad, das von Mitgliedern von Vic Formula Motorsport mit Hilfe der Technologie des 3D-Drucks entworfen und entwickelt wurde
Lenkrad, das von Mitgliedern von Vic Formula Motorsport mit Hilfe der Technologie des 3D-Drucks entworfen und entwickelt wurde

„Die Fahrer schätzten die zusätzlichen, gut erreichbaren Bedienelemente und die neuen Gang-Kontrollleuchten, die am Lenkrad gut sichtbar sind. Alle Tasten und Wahlschalter sind mit der kundenspezifischen, intern installierten Platine verdrahtet, und die Kommunikation mit dem Steuergerät wird über die CAN-Leitung verbessert. In letzter Minute, vor dem Start des Dauertests, wurden zwei Knöpfe gesetzt, um von einer Notkalibrierung des Motors auf die andere umzuschalten, die die Fahrer benutzen mussten, wenn die Motortemperatur im Laufe des Rennens anstieg“.

Peter Schepper fügte noch hinzu: „Das Lenkradgehäuse hat sich bei den Tests und Rennen bisher hervorragend bewährt. Trotz intensiver Nutzung sind keine nennenswerten Verformungen festgestellt worden. Wenn die Fahrer das Lenkrad über den Schnellverschluss an der Rückseite abnehmen, üben sie mit der Handfläche Druck darauf aus und können die Frontplatte des Lenkrads verbiegen. Es gab keine Verformung des Kunststoffs, obwohl eine hinter der Frontplatte installierte Leiterplatte ersetzt werden musste, da sie nicht mehr funktionierte. Es wird vermutet, dass dies durch eine übermäßige Biegung der Frontplatte verursacht wurde“.

Lenkrad, das von Mitgliedern von Vic Formula Motorsport mit Hilfe der Technologie des 3D-Drucks entworfen und entwickelt wurde
Lenkrad, das von Mitgliedern von Vic Formula Motorsport mit Hilfe der Technologie des 3D-Drucks entworfen und entwickelt wurde
Das Lenkrad hat sich als eine ausgezeichnete Ergänzung des Fahrzeugs erwiesen: Das Lenkradgehäuse hat sich bei den Tests und Rennen bisher hervorragend bewährt.
Peter de Schepper, Verantwortlicher für die Fahrsteuerungen, Formula Motorsport, Universität von Victoria