newsletter saison 2015-2016 2. ausgabe Sonderausgabe mit www.dart-racing.de NEWSLETTER 2. AUSGABE *Gruppenbild des Teams lambda2016 „If things seem under control, you are just not going fast enough.” - Mario Andretti, Formel 1 Weltmeister 1978 Liebe Leserinnen, liebe Leser, Mario Andretti schaffte es seinerzeit den Gipfel des Motorsports zu erklimmen und beschreibt in seinem Zitat nur allzu treffend die Tücken des Motorsports – wer sich ausruht, verpasst das Siegerpodest. Damit möchten wir Sie ganz herzlich im neuen Jahr und zum 2. Newsletter der Saison lambda2016 begrüßen und Ihnen zeigen, was unser Team im Ausklang des alten Jahres bewegte. Im ersten Teil lesen Sie über den Besuch einer echten Motorsportgröße an unserer Universität: Willy Rampf, technischer Direktor des Volkswagen Motorsport Teams der WRC, hielt einen Gastvortrag für alle interessierten Studenten der TU Darmstadt. Im folgenden Dialog an unserem Fahrzeug kappa2015 tauschte sich Herr Rampf mit den aktuellen Teammitgliedern über technische und organisatorische Herausforderungen im Rennsport aus. Anschließend erfahren Sie alles zur großen Fahrzeugdesign-Präsentation, welche am 16.12 des vergangenen Jahres erstmals in diesem Rahmen veranstaltet wurde. In unserem Sonderteil können Sie alle technischen Highlights des lambda2016, welche an diesem Abend vorgestellt wurden, noch einmal nachlesen. Zum Abschluss steht uns Jan Scheibe, Konstrukteur des zweiten eigenentwickelten DART-Elektromotors, in unserer Rubrik „Inside DART“ Rede und Antwort. Dabei spricht er über seine persönlichen Erfahrungen im Team und berichtet beispielhaft über die zeitaufwändige Konstruktionsphase. In diesem Sinne wünschen wir Ihnen viel Spaß beim Lesen und Entdecken und einen guten Start ins neue Jahr. Ihr TU Darmstadt Racing Team e.V. TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 1 NEWSLETTER 2. AUSGABE Volkswagen Motorsport Rallye Lecture Nach den ehemaligen Formel 1 Weltmeistern von Red Bull Racing schaffte es das TU Darmstadt Racing Team erneut die Weltspitze einer der bedeutendsten Motorsport-Klassen an die technische Universität Darmstadt zu locken. Im Rahmen einer öffentlichen Vorlesung am Campus Lichtwiese berichtete Willy Rampf, seines Zeichens technischer Direktor des Volkswagen Motorsport Teams, von den Abläufen und technischen Anforderungen in der WRC. Als frischgebackener Weltmeister mit den Starfahrern Sébastien Ogier und Julien Ingrassi, erläuterte Herr Rampf zunächst seinen persönlichen Werdegang im Rennsport und welche Perspektiven Studenten in diesem Arbeitsfeld zukünftig erwarten. Speziell ehemalige Formula Student Teilnehmer zeigen sich, so Rampf, aktuell als am besten qualifiziert, den hohen Ansprüchen zu genügen. Im weiteren Verlauf führte der Vortrag durch den anspruchsvollen Wettbewerb WRC und zeigte, welcher Arbeitsbelastung Personal und Material im Rennen auf den Schotterpisten dieser Welt ausgesetzt sind. Besonders bei einer der vielen lustigen Anekdoten wird deutlich, dass bei diesem großen Stress auch ein gewisser Grad an Verrücktheit ganz hilfreich sein kann. Wenn ein Fahrer beispielsweise nach einem Abflug in den Weinberg, mit vorausgegangenem Crash in die Leitplanke, nichts anderes im Kopf hat als schnellstmöglich diesen durchzupflügen um wieder auf die Strecke zu kommen. Nach einer abschließenden Fragerunde mit dem Plenum ging es für die DART-Mitglieder zum persönlichen Meet-and-Greet mit Willy Rampf am kappa2015. Dort tauschte man sich zu den verschiedenen Fahrzeugaspekten aus und diskutierte die aktuellen und zukünftig-angedachten Lösungen, der DART-Autos. Auch bei logistischen und organisatorischen Herausforderungen gab es einige Parallelen: Der Umzug von ganzen Werkstätten von einem Veranstaltungsort zum nächsten inklusive einer Gruppe übermüdeter Mechaniker, sind sowohl in der WRC als auch der Formula Student gängige Praxis. Mit einem Gruppenbild wurde der Abend schließlich abgerundet und Herr Rampf begab sich nach einem langen Abend ins Hotel. Zum Arbeiten natürlich. * Team FaStDA und Team DART * Meet-and-Greet mit Willy Rampf am kappa2015 TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE * WRC Vortrag seite 2 NEWSLETTER 2. AUSGABE Design Präsentation Kurz vor Weihnachten war es endlich soweit: Zum ersten Mal in der Vereinsgeschichte fand vor Unterstützern, Professoren und Alumni die erste öffentliche Design-Präsentation eines DART-Fahrzeugs statt. Das Pilotprojekt stellte den ersten großen Meilenstein für das noch junge Projektteam in dieser Saison dar und brachte selbst an den vergangenen Adventswochenenden die Computer zum Rauchen. Höhepunkt der Veranstaltung war die Darbietung des neuen „Masterpart“, also des Gesamtfahrzeug-3D-Modells, welches auch die meisten Teammitglieder zum ersten Mal erblickten. Nach dem verdienten Applaus für die geleistete Arbeit der letzten Wochen stellte sich das Team im Anschluss in einer offenen Runde den Fragen des Plenums. Im weiteren Verlauf mischten sich Team und Plenum und diskutierten in entspannter Runde die Neuerungen im Detail. An dieser Stelle möchten wir uns sehr herzlich für Ihr Interesse und das positive Feedback bedanken und hoffen auch in den kommenden Jahren diese Veranstaltung für alle Beteiligten anbieten zu können. Für Diejenigen, die an diesem Abend verhindert waren oder noch einmal einen Blick auf das Fahrzeugdesign des lambda2016 werfen wollen, haben wir alle technischen Highlights im anschließenden Sonderteil zusammengefasst. * Abteilungsleiter Projekt lambda2016 * Monique Rapp und Rouven Welches TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE * Informativer Austausch mit Unterstützern * Projektteam des lambda2016 seite 3 NEWSLETTER 2. AUSGABE Impressionen Fotoshooting für den Kalender 2016 Weihnachtsfeier TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 4 NEWSLETTER 2. AUSGABE MAHLE Teambuilding BASF Feuerlöschübung BASF meets Formula Student TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 5 NEWSLETTER 2. AUSGABE VIP-Kongress 2015 Team Aktivität-LaserTag Werkstattumbau TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 6 NEWSLETTER 2. AUSGABE Inside DART Name: Jan Scheibe Rolle: Hauptverantwortlicher Motorkonstruktion Studiengang: Maschinenbau Bei DART seit: September 2015 Jan, du bist zur aktuellen Saison ins Team eingestiegen und hast dich dafür entschieden bereits in deinem ersten Jahr die Verantwortung für eine der Kernbaugruppen zu übernehmen. Was reizt dich an dieser Aufgabe? Mich reizen das Wissen und die Erfahrung die ich dabei schöpfen kann. Der Preis dafür ist sicher die Menge an Zeit, die ich für DART investiere – doch ich bin der Meinung: Nur wenn man viel gibt, kann man auch viel zurückbekommen. Wie würdest du deine bisherigen Erfahrungen zusammenfassen, wie ist der Verlauf deiner Lernkurve? Ich bin immer wieder aufs Neue begeistert von Sponsoren, Teammitgliedern und Verantwortlichen. Die Unterstützung, die ich erhalte, ist wirklich gut und groß. Die Lernkurve ist sicher als exponentiell steigend zu beobachten. Speziell in der Antriebsstrang-Abteilung geht es in der Konstruktionsphase heiß her, die Anzahl an Schnittstellen ist sehr groß und Komponenten müssen rechtzeitig fertig sein, damit noch Zeit für den Prüfstand bleibt. Wie begegnest du dieser Herausforderung organisatorisch? Ich versuche so gut es geht schon vor Konstruktionsschluss Kontakt mit unseren Partnern und Fertigern zu haben. Nur Sie haben die Expertise, die es mir möglich macht, meine Konstruktionen letztlich umzusetzen. Wie bereits angesprochen besteht hoher Kommunikationsbedarf mit deinen Kollegen. In welcher Form stimmt ihr euch dabei über Konzeptentscheidungen ab und wird es auch mal hitzig, wenn sich zwei Leute nicht entgegenkommen wollen? Zum Glück sind hitzige Diskussionen ausgeblieben. Alle im Team fühlen sich unserem gemeinsamen Ziel verpflichtet, sodass Lösungen schnell und sachlich gefunden wurden. TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 7 NEWSLETTER 2. AUSGABE Welche Kontrollmechanismen setzt ihr ein um Konstruktionskonflikte zu vermeiden? Zum einen verwenden wir ein 1:1 Abbild unseres Fahrzeuges im CAD. Vor allem Bauraumabmessungen, Kabel- und Schlauchverlegungen lassen sich damit bestens vorbestimmen, sodass später alles passt. Letztlich bleibt der verbale Austausch, vorrangig mit Getriebe-, Elektrik- und Kühlungsverantwortlichen. Elektromotoren sind bei weitem keine Neuerfindung mehr, dennoch beobachtet man in diesem Bereich eine Vielzahl an innovativen Konzepten. In welchem Bereich setzt ihr dieses Jahr Akzente? Das stimmt, am Funktionsprinzip durch Magneten und Spulen hat sich schon lange nicht viel geändert. Einen großen Einfluss hat man jedoch auf die verwendeten Materialien und Fertigungsmethoden der passiven Bauteile, wie z.B. der Motorwelle oder der Art und Konstruktion der Kühlung. Bei beidem wollen wir in diesem Jahr auf generative Fertigungsverfahren zurückgreifen, um die Bauteile möglichst leicht und kompakt zu bekommen. Wie schwer fällt der Spagat zwischen einem Design für optimale Performance und Fertigbarkeit? An den Stellen der generativen Fertigung, wie z.B. das Laserschmelzen von Metallen oder dem 3D-Druck von Kunststoffen, fällt dieser Spagat deutlich leichter, da selbst schwierige Hinterschneidungen und Formgebungen möglich sind. Bei den herkömmlich, meist durch Drehen oder Fräsen gefertigten Teilen muss man zwangsläufig doch das ein oder andere Gramm an Zusatzgewicht für eine sichere Fertigung investieren. Welcher Typ trifft auf dich am besten zu: Konstrukteur, Grundlagen-Genie oder Allrounder? Eher das Grundlagen-Genie, aber das mit dem Konstruieren wird sicher auch klappen... Was machst du zwischen den Jahren: Abschalten im Kreise der Familie oder Formula Student? Da werden sicher noch einige mehrere Stunden in DART fließen. Ansonsten geht’s zu Familie und Freunden. Uni ist ja auch noch. Nachdem wir jetzt wissen was für ein Arbeitstyp du bist, noch eine Frage zum Schluss: Kaffee oder Tee? Tee…das beruhigt die Nerven. TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 8 NEWSLETTER 2. AUSGABE Demnächst... 22.01.2016: FSA Quiz 25.01.2016: FSG Quiz 08.02.2016: Beginn der Monocoque-Fertigung Der nächste Newsletter erscheint im März 2016! TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 9 lambda 2016 newsletter saison 2015-2016 sonderausgabe Lambda 2016 www.dart-racing.de NEWSLETTER SONDERAUSGABE Antriebsstrang Fahrwerk * * * * * Selbstentwickelter 15`` Pirelli Reifen * Einteilige Kohlefaser-Querlenker * Topologieoptimierter Radträger Zwei selbstentwickelte Heckmotoren Max. Drehmoment 38,3 Nm Max. Drehzahl 24.000 rpm Stirnradgetriebe mit Übersetzungsverhältnis 1:18,7 Aerodynamik Chassis * 2D- und 3D-Strömungsoptimierte Komponenten * Individuell verstellbarer Heck- und Frontflügel * Einteiliger Kohlefaser-Rahmen * Anschraubpunkte 14´´ und 15´´ Fahrwerk * Strukturoptimierter Lagenaufbau ET-IT * Zwei CAN-Bus Datenleitungen * Selbstentwickeltes Battery Management System * 7 kWh Traktionsbatterie TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE SEITE 11 NEWSLETTER SONDERausgabe Antriebsstrang Dem Antriebsstrang des lambda2016 geht es in diesem Jahr an die Pfunde. Im vorliegenden System mit zwei Heckmotoren sorgt eine deutliche Massenverringerung für eine erhebliche Erhöhung der Dynamik. Bei einem Drehmoment von 38,3 Nm pro Motor und einer maximalen Drehzahl von 24.000 rpm ist eine geringe Trägheit der rotierenden Teile unerlässlich, weshalb hier Masseneinsparungen einen besonders hohen Stellenwert haben. Durch die Anwendung modernster generativer Fertigungsverfahren wird es möglich, die Motorwelle in ihrer Masse deutlich zu reduzieren, was in Summe mit weiteren konstruktiven Änderungen eine Ersparnis von fast 1 kg pro Motor bringt (-15 %). Weiter geht es beim Getriebe, welches das Antriebsmoment in einem Verhältnis von 1:18,7 übersetzt. * Schnittansicht des Motors Durch eine kompaktere Anordnung der Zahnräder im Gegensatz zum Vorjahr, ist eine markante Verkleinerung des Getriebegehäuses möglich. Des Weiteren können aufgrund der Erfahrungen der letzten zwei Jahre die Sicherheitsfaktoren in der Auslegung grundlegend reduziert werden, was schlussendlich zu einer Massenreduzierung von enormen 4 kg (-45 %) führt. Bei der zugekauften Leistungselektronik setzt man dieses Jahr auf ein hauseigenes Kohlefaser-Gehäuse, was zu einer weiteren erhebli* Getriebe chen Ersparnis von 6 kg (-50 %) führt und somit das Rundum-Abnehmprogramm komplettiert. * Motorcontroller TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 12 NEWSLETTER SONDERausgabe Fahrwerk In der diesjährigen Fahrwerksentwicklung spielte ein Thema die Hauptrolle, über das sich selbst noch altgediente Formel 1-Ingenieure den Kopf zerbrechen: Der Reifen. Nachdem die letzte Neuentwicklung des DART-Reifens mit unserem langjährigen Partner Pirelli einige Jahre zurückliegt und die jetzige Konstruktion nach zahlreichen Iterationen ihre maximale Leistungsfähigkeit erreicht hat, wurde eine völlige Neuauslegung angegangen. Dafür wurden im Herbst des vergangenen Jahres viele Versuche mit dem kappa2015 gefahren um bspw. die maximale Querbeschleunigung oder das Unter- und Übersteuerverhalten zu analysieren. Ausgehend von diesen Test- und anderen Prüfstandsdaten konnte eine Weiterentwicklung in Geometrie, Lagenaufbau und Gummimischung erreicht werden. * Reifen mit Radaufhängung Zusätzlich stand auch im Fahrwerk das Thema Massenreduktion auf dem Programm und als zentrales Bauteil der Radträger im Fokus. Durch einen Wechsel der Fertigungstechnologie vom Fräsen zur generativen Fertigung durch Titan-Laserschmelzen, ergaben sich völlig neue Möglichkeiten in Auslegung und Konstruktion. Die betroffenen Konstrukteure nutzten hierzu die sogenannte „Topologieoptimierung“, die wie das Wachstum der menschlichen Knochen funktioniert. Dabei errechnet das Simulationsprogramm im vorgegebenen Bauraum den Kraftfluss der äußeren Lasten und verteilt anschließend die optimale Materialmenge entlang dieser Kraftwege. Herauskommt dabei meist eine komplizierte Geo* Topologieoptimierung metrie, die durch gängige Fertigungsverfahren schwer bis unmöglich umsetzbar ist. Da beim Laserschmelzen – wie beim 3D-Druck – nahezu jede beliebige Form erstellt werden kann, kann die komplizierte Geometrie dennoch gefertigt werden. Insgesamt kann dadurch an den vier Radträgern 600 g (-20 %) eingespart werden. TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 13 NEWSLETTER SONDERausgabe Aerodynamik Einer der wichtigsten Bereiche im Motorsport stellt die Aerodynamik dar. Hierbei muss immer der beste Kompromiss aus aerodynamischer Anpresskraft, Luftwiderstand, Gewicht und Größe der einzelnen Komponenten gefunden werden. Der lambda2016 besitzt, genau wie seine Vorgänger, ein umfassendes Aerodynamikpaket bestehend aus aerodynamischem Unterboden, Heck- und Frontflügel. Etliche Arbeitsstunden flossen in die Erstellung extrem aufwändiger, dreidimensionaler Strömungssimulationen, um eine möglichst genaue Vorhersage der zu erwartenden Leistungsfähigkeit der Flügelkonfiguration treffen und diese optimal an die Bedürfnisse des lambda2016 anpassen zu können. Ist eine geeignete Flügelanordnung gefunden, muss diese noch in eine fertige Konstruktion umgesetzt werden. Hierbei kommt es auf eine ausgeklügelte Kombination von Steifigkeit und Leichtbau an. Durch die Beschränkung auf schlichte Flügelformen- und Halterungen konnte das Gesamtgewicht der Komponenten bei höherer Steifigkeit um 15 % reduziert und die aerodynamische Effizienz um 10 % erhöht werden. * Druckkarte Gesamtfahrzeug lambda2016 Zudem bieten sich zahlreiche Verstellmöglichkeiten an Front- und Heckflügel, um so auf die verschiedenen Fahrsituationen in der Formula Student eingehen zu können. Hartschaumspant Aluminiumspant CFK-Flügelprofil CFK-Holm TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 14 NEWSLETTER SONDERausgabe Chassis Das Chassis des lambda2016 ist wie auch in den vergangenen Jahren ein einteiliges Kohlefaser-Monocoque. Einteilig bedeutet in diesem Fall, dass das gesamte Chassis in eine Form laminiert wird und nicht in zwei separate Formen um anschließend verklebt zu werden. Die Form wurde im Vergleich zu den Vorjahren in Details angepasst und ein gänzlich neuer Lagenaufbau simuliert. Da einzelne Bereiche des Rahmens unterschiedlichen Reglementspezifikationen unterliegen und zusätzliche Anforderung des Fahrwerks hinzukommen, wäre ein einheitlicher Lagenaufbau ineffizient. Deshalb kommt auch hier eine Strukturoptimierung zum Einsatz, die für die verschiedenen Zonen des Monocoques den optimalen Lagenaufbau ausgibt. Schlussendlich resultiert daraus eine voraussichtliche Masseneinsparung von bis zu 3 kg, welche in Bezug auf die Masse des letztjährigen Monocoques, als enorm anzusehen ist. Zusätzlich zu einigen neuen Formgebungen, wird es außerdem die einzigartige Möglichkeit geben, * Lenkrad Fahrwerke für unterschiedliche Reifengrößen zu * Optimierung durch Simulation montieren. Ohne hierbei an Performance einzubüßen bietet der lambda2016 somit bisher ungekannte Testmöglichkeiten zur Simulationsvalidierung und Reifenentwicklung. TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE seite 15 NEWSLETTER SONDERausgabe ET-IT Auch wenn es auf den ersten Blick nicht so aussieht sind die informationsverarbeitenden Elektronikbauteile maßgebend für den Wettbewerbserfolg eines modernen Rennwagens. Speziell in diesem Bereich kommt es im lambda2016 zu einem Wechsel von Zukauf- zu selbstentwickelten Komponenten. Die Basis der Informatik bildet ein Zentralrechner (VCU – Vehicle Control Unit), der Informationen über ein System mit zwei separaten Datenleitungen erhält. Diese Informationen stammen von zwei Sensorknoten, welche die Daten aller verbauten Sensoren sammeln, digitalisieren und anschließend zur weiteren Verwendung an den Zentralrechner weitergeben. Die Entwicklungsschwerpunkte lagen auf dem Battery Management System (kurz BMS) und den bereits genannten Sensorknoten. Die Aufgabe des BMS ist die zuverlässige Überwachung der Traktionsbatterie, welche aus 300 einzelnen Lithium Polymer Zellen besteht. Das BMS prüft permanent die ordnungsgemäße Nutzung der Zellen innerhalb ihres Spannungs- und Temperaturbereichs und ist somit von höchster Relevanz für die Zuverlässigkeit und Sicherheit des lambda2016. Eine Eigenentwick* Battery Management System (BMS) lung bietet uns hier den großen Vorteil die Messkomponenten perfekt in das Batteriesystem integrieren zu können. Des Weiteren verfügen Zukauflösungen aus der Automobilbranche meist über mehr Funktionen als die Formula Student Anwendung benötigt, sodass die Eigenentwicklung auf ihre zentralen Features abgespeckt und somit ein Gewichts- und Packagingvorteil erreicht werden kann. Bei den Sensorknoten ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit der eingehenden Daten von zentraler Bedeutung, da diese maßgeblich die Regelungsgeschwindigkeit der Fahrassistenzsysteme wie Antriebsschlupfregelung oder Torque Vectoring (o.ä.) beeinflusst. Hier erfolgt durch die Eigenentwicklung eine individuelle Anpassung an das Sensorsystem des lambda2016, wodurch eine Steigerung der Datenverarbeitung und damit einhergehend eine Verfünffachung der Regelungsgeschwindigkeit erreicht werden kann. TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE * Sensorknoten seite 16 NEWSLETTER PARTNER PARTNER AUS WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG PREMIUM-PARTNER GOLD-PARTNER TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE NEWSLETTER SILBER-PARTNER BRONZE-PARTNER TU Darmstadt Racing Team e.V. WWW.DART-RACING.DE KONTAKT Postadresse Büro TU Darmstadt Racing Team e.V. S1|08 02 Magdalenenstraße 4 64829 Darmstadt Lieferadresse Werkstatt TU Darmstadt Racing Team e.V. S1|09 Magdalenenstraße 6 64289 Darmstadt E-Mail [email protected] Web www.dart-racing.de Social Media TU Darmstadt Racing Team/ DART Racing @DARTRacing @tudarmstadtracing
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