Eco-Mobil aus Carbon
Seit dem Schuljahr 2016/17 wird an der HTL Salzburg im Gegenstand Maschinenbau ab der 4. Unterrichtsstufe zusätzlich der Schwerpunkt Kunststofftechnik unterrichtet. 17 Schüler der Klasse 4c vertiefen bis zur Matura ihre Kenntnisse in Produktdesign, Formgebung, Fertigungsmöglichkeiten, Formenbau und Konstruktion.
Rennerfolg wiederholen
Seit rund drei Jahren arbeitet das Racing Team der HTL Salzburg am Elektrofahrzeug und nahm damit bereits 2016 erfolgreich am Shell Eco Marathon in London teil. Unterstützt durch Sponsoren gelang dem Salzburger Team, unter 23 europäischen Teilnehmern, den neunten Platz in der Kategorie sparsamstes Elektrovehikel Urban-Concept, einzufahren. Die Umsetzung des Projektes erfolgte großteils durch die Schülern selbst. Sie übernahmen neben der organisatorischen auch die technische und praktische Umsetzung. Vor allem die Teammanagerin Franziska Eichhorn (Abteilung Maschinenbau) war immer an vorderster Front tätig. Mehr als 300 Arbeitsstunden steckten die Schüler in das Projekt – überwiegend in der Freizeit.
Der Erfolg am Shell Eco Marathon spornte das Team zusätzlich an und weitere Verbesserungen sind bis zum nächsten Rennen geplant. Mit einer leichteren und verbesserten Version will man im Sommer 2017 wieder an den Start. „Die Teams am Eco-Marathon waren untereinander sehr offen und wir konnten dadurch viel lernen und Verbesserungsmöglichkeiten an unserem eigenen Auto erkennen. Diese werden wir bis zum nächsten Start versuchen umzusetzen“, sieht Franziska
An die Negativform werden Holzplatten angeschraubt, welche es erlauben, einen...
Effizienzsteigerung durch Leichtbau
Das selbstgebaute Fahrzeug „Scorpion“ ist auf Energieeffizienz spezialisiert. Bei der Entwicklung, Konstruktion und Fertigung wurden zwei Ziele verfolgt. Einerseits die Teilnahme am Shell Eco Marathon und andererseits die Erlangung der Straßenzulassung der Klasse L6e (rotes Kennzeichen). Um diese Ziele zu erreichen arbeiten insgesamt 20 Schülerinnen und Schüler verschiedenster Jahrgänge der Abteilungen Maschinenbau und Elektrotechnik an der HTL Salzburg intensiv zusammen.
Das Projekt hat zwei wesentliche Inhaltspunkte: Es befasst sich einerseits mit den Vorschriften der Straßenverkehrsverordnung, andererseits wird versucht das Fahrzeug so leicht wie möglich zu konstruieren. Dazu werden Leichtbau-Werkstoffe aus der Formel 1 und der Flugzeug-Branche verwendet, um das Gewicht weiter zu reduzieren. Die wachsenden Anforderungen an die Effizienz der Fahrzeuge lassen sich insbesondere durch ein geringes Fahrzeuggewicht erreichen. Deshalb wird auch bei der Weiterentwicklung des Scorpions immer mehr auf Kunststoff gesetzt.
Massive Gewichtsoptimierung
Die Karosserie des zukunftsorientierten Elektroautos entstand mit Unterstützung der Firma Mubea-Carbo-Tech. Sie ist um ein Carbon-Monocoque aufgebaut, welches im Handauflegeverfahren laminiert wurde. Die Form wird beim Laminieren durch eine Negativform aus dem Kunststoff
Die erste Schicht wird auf die Form auflaminiert. Die Radkästen werden freigelassen.
Auch die Felgen des Fahrzeugs wurden nicht ohne das sechste Element des Periodensystems (Kohlenstoff) gebaut. Die Felgenbetten, welche im Vakuuminfusionsverfahren bei Mubea-Carbo-Tech gefertigt wurden, sorgen für ein geringeres Massenträgheitsmoment und damit für kleinere, ungefederte Massen.
Neben einer Carbonkarosserie bietet sich bei der Gewichtseinsparung mittels Kunststoffs vor allem die Windschutzscheibe aus Plexiglas an, die beim Scorpion auf einen Carbonrahmen aufgeklebt wird. Bei diesem Klebevorgang ist darauf zu achten, die Spannungen in der Scheibe möglichst gering zu halten, um spätere Risse zu vermeiden. Aus diesem Grund wird ein Vorlegeband verwendet, welches in den Carbonrahmen eingelegt wird, um so den Klebevorgang zu vereinfachen. Die Kunststoffscheibe wird bei der Firma „k-tec“ mittels Tiefziehen (thermoforming) hergestellt, da sie sphärisch gekrümmt ist. Beim Carbonrahmen handelt es sich um einlagige Carbonmatten, welche anhand einer Negativform laminiert werden.
Prototypenbau mittels 3D-Druck
Diese Negativform wird mittels 3D-Druck an der HTL hergestellt. Dabei wird die komplette Negativform des Scheibenrahmens in 20 Einzelteile zerlegt, um den Druckbereich des 3D-Druckers nicht zu überschreiten. Die wieder zusammengefügten Einzelteile werden anschließend auf zwei Holzplatten verschraubt und der Scheibenrahmen laminiert werden. Zum Abschluss ist es noch nötig, den laminierten Rahmen nachzubearbeiten, da an den Eckstellen durch das Aushärten an der Luft womöglich unsaubere Stellen entstehen können. Diese werden ausgekittet und anschließend mit Lack besprüht, sodass sie kaum sichtbar sind und eine optimale Position der Kunststoffscheibe gewährleisten.
Doch nicht alle Kunststoffteile die zum Projekt beitragen sind auch im Fahrzeug verbaut. Viele Prototypen wurden vor der Fertigung im 3D-Format ausgedruckt und letzte Mängel ausgebessert. Durch den Einsatz von Kunststoff konnte das Team eine Gewichtsersparnis von ca. 100 kg im Vergleich zu einem aus Metallen hergestellten Fahrzeug erzielen. Das entspricht einer Optimierung von rund 40 Prozent.
Nach Beendigung der Entwicklungsphase folgt die Fertigung der optimierten Bauteile – zeitgerecht vor dem Shell Eco Marathon, der im Mai 2017 wieder in London ausgetragen wird. Das ambitionierte Ziel, eine Verbesserung der letztjährigen Platzierung, könnte für das Racing Team durchaus Realität werden.
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