Hochvoltkomponentenschutz in Formula Student

Mara Hofacker,

Flex Locs von ACE spielen tragende Rolle

Dass es im Rennsport auf kleinste, Gewicht sparende Details ankommt, veranschaulichen die Speeding Scientists Siegen. Das Rennteam der Universität Siegen, das mit seinem Boliden namens „Molly“ an der Formula-Student-Rennserie für den akademischen Nachwuchs teilnimmt, nutzt Schnellbefestigungselemente von ACE, um die Leistungselektronik effektiv von den Fahrwerksvibrationen des elektrisch angetriebenen Rennwagens zu entkoppeln.

„Molly“ von den Speedings Scientists Siegen, der elektrisch angetriebene Rennwagen des Formula-Student-Teams der Universität Siegen, verfügt als einer der wenigen in dieser Rennserie über ein Aluminium-Monocoque-Chassis und Allradantrieb. © Speeding Scientists Siegen e. V.

2019 setzt das in einem Verein organisierte und circa 30 Personen zählende Siegener Team auf die erste Monocoque-Konstruktion aus Aluminium in der mehr als 10-jährigen Rennaktivität. Die Entscheidung für das aus dem Leichtmetall bestehende Monocoque wurde neben wirtschaftlichen Aspekten wegen der besseren Verwindungssteifheit im Vergleich zu konventionellen Gitterrohrrahmen getroffen. Viele Teile bestehen aus Karbon und im 3D-Verfahren gefertigten Druckunikaten und wurden in CFD-Simulationen analysiert. Sie tragen dazu bei, dass Molly von 0 auf 100 km/h in weniger als 3 Sekunden beschleunigt und beim Spitzentempo von 130 km/h einen Anpressdruck von bis zu 2.700 Newton erzeugt.

Für den Antrieb sorgen selbst entwickelte E-Motoren mit 29 kW und 46 Nm sowie der im Heck platzierte, extrem leicht gemachte und vibrationsarm aufgehängte Umrichter (Pfeil). © Speeding Scientists Siegen e. V.

Selbst entwickelte E-Motoren mit 29 kW und 46 Nm sorgen für den Antrieb, und die für den Rennwagen verbauten Umrichter sind Platz und Gewicht sparend konzipiert.

Schnellbefestigungselemente von ACE (Pfeile) schützen die Leistungselektronik, indem sie diese von Fahrwerksvibrationen des elektrisch angetriebenen Rennwagens entkoppeln. © Speeding Scientists Siegen e. V.

Zur Schwingungsdämpfung der Leistungselektronik und um alle Hochvolt-Komponenten zu schützen, wandten sich die Studenten aus Siegen an ACE Stoßdämpfer. Dort erfuhr das Team, dass die für einen Belastungsbereich von 0,4 kg bis 28 kg geeigneten Flex Locs zwei Bauteile effektiv voneinander entkoppeln. Im vorliegenden Fall wurden sodann vier dieser lösbaren Blindnietverbindungen für die Entkopplung des Umrichters von der Karosserie verbaut. Mit ihrer Hilfe kann das Chassis im Test- wie im Rennbetrieb bis an die Beanspruchungsgrenze gesteuert werden.

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Die Schnellbefestigungselemente namens Flex Locs von ACE sorgen als lösbare Blindnietverbindung auf einfache Weise für Schwingungs- und Schock- sowie für Körperschallisolierung © ACE Stoßdämpfer

Der Elektronik selber können die dabei verursachten Vibrationen und auch Stöße bislang nichts anhaben. Tom Kellmann, 2019 Mitglied im Chassis-Team und bis 2018 Teamleiter, resümiert zufrieden: „Die Schnellbefestigungselemente von ACE sind von guter Qualität, leicht zu handhaben und, was gerade im Rennsport wichtig ist: Sie sind leicht!“

Die Flex Locs werden mittels Standardschrauben der Größen M3 bis M8 fixiert, wobei sie sich wie Nieten zwischen Vorder- und Klemmseite verspannen. Zudem kann man die elastischen Verbindungselemente durch die Verschraubung in Sacklöchern befestigen, um sie beispielsweise mit bestehenden Baukörpern zu verbinden. Sie isolieren dabei Strukturresonanzen bis herab zu 150 Hz. Der erreichbare Isoliergrad gegenüber üblichen Strukturschwingungen beträgt bis zu 80 Prozent. Wenn nicht im Rennsport eingesetzt, umfassen die Einsatzfelder für diese kleinen Helfer vor allem Aggregate und Maschinen, Verkleidungen, Bleche und Flansche, aber auch Vorsatzelemente an Gebäuden sowie Transporter und Baumaschinen.

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