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KIT präsentiert CFK-Felge

Gewichtseinsparung von 2,5 kg gegenüber Alu-Felge in der Formula-Student
KIT präsentiert CFK-Felge

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) präsentiert auf der Hannover Messe eine CFK-Felge mit einem Eigengewicht von nur 1,5 kg – rund 2,5 kg leichter als eine Alu-Felge. Alles andere als eine technische Spielerei: Das Carbon-Rad hat sich bereits im Renneinsatz in der Formula Student bewährt.

Die erste Carbon-Felge des KIT ist als eine Vorentwicklung im Rahmen von zwei Diplomarbeiten am Institut für Produktentwicklung (IPEK) entstanden. Bei den Arbeiten wurden die Felgenform, der Lagenaufbau und die Faserorientierung optimiert. Der KA-RaceIng e.V. (das Studententeam, das die Felge im Formula-Student-Rennen einsetzt) und das IPEK fertigten den Prototypen in Zusammenarbeit mit Sponsoren.

Schon im ersten Iterationsschritt bedienten sich die KIT-Wissenschaftler des VaRTM-Verfahrens (Vacuum assisted Resin Transfer Moulding). Für dieses Fertigungsverfahren mussten Schaumkerne und eine fünfteilige Aluminiumform gefräst werden, in die das Carbongewebe gelegt wird. Ist jedes Formteil und der Schaumkern belegt, kann die Form geschlossen und das Harz injiziert werden. Das Harz wird sowohl mit Unterdruck durch das Carbongewebe gezogen, als auch mit Überdruck durchgepresst.
Ein Vorteil dieses Verfahrens ist der Arbeitsschutz. Durch die Arbeit mit den trockenen Faserhalbzeugen kommen die Mitarbeiter nicht in Kontakt mit dem hochreaktiven, klebrigen Harz, das häufig Allergien hervorruft. Weitere Vorteile sind die gute Oberflächenqualität, der hohe Faservolumenanteil sowie geringe Fertigungszeiten durch die mögliche Automatisierung vieler Fertigungsschritte.
DIe CFK-Felge hat den Prototypenstatus schnell hinter sich gelassen. Nach Abschluss der Entwicklung erfolgte die Felgenproduktion. Wichtig ist die hohe Steifigkeit der Felge und damit auch des Fahrwerks, da die Vorteile der Gewichtsreduktion für die Fahrdynamik sonst nicht zum Tragen kommen.
Die Felge ist steif genug, um die Dauerbelastungen einer kompletten Formula-Student-Saison auszuhalten, das hat sie in der letzten Saison bewiesen. Für die Wettkämpfe haben wir damit einen Performancegewinn auf der Strecke erzielt sowie eine bessere Bewertung beim Designevent bekommen, da unsere selbst entwickelte CFK-Felge die zugekaufte Aluminiumfelge des Vorjahres ersetzt. Das bringt allein bei einer Felge eine Gewichtsersparnis von 2,5 kg. Bei der Bewertung der Ingenieurleistungen bei dem eigens entwickelten Rennwagen ergeben Zukaufteile keine Punkte. Für eine selbst gefertigte Felge können jedoch zusätzliche Punkte erzielt werden.
Das Projekt: Renneinsatz mit
CFK-Felge in der Formula Student
Das studentische Formula-Student-Team des KA-RaceIng e.V. besteht aus über 60 Studenten des Karlsruher Instituts für Technologie. Neben dem Studium entwickelt und baut es nun schon im sechsten Jahr selbstständig Rennwagen für die Formula Student, die jedes Jahr im August auf dem Hockenheimring vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) ausgerichtet wird.
Weitere europäische Wettbewerbe finden in Silverstone, England, Ungarn, Spanien und Österreich statt. Dabei treten die Fahrzeuge – leichte Monoposti mit einer Motorleistung von teilweise über 90 PS und beeindruckenden Fahrleistungen – nicht nur auf der Rennstrecke gegeneinander an, sondern es wird auch die Entwicklungsarbeit der Teams, die detaillierte Aufstellung der Fertigungskosten sowie eine Businessplan-Präsentation vor einer fiktiven Investorengruppe bewertet.
Ziel ist dabei – neben einem Platz auf dem Siegerpodest – das Studium sinnvoll durch handfeste Praxiserfahrung in einem umfangreichen Ingenieursprojekt zu ergänzen.
Seit dem Jahr 2010 gibt es neben der klassischen Veranstaltung für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor noch Events für Elektrofahrzeuge. Daran nimmt unser Team ebenfalls teil und baut dieses Jahr schon das dritte Elektrorennauto.
Jonas Fuchs Organisatorischer Vorstand und Teamleiter Elektronik im KA-RaceIng e.V. des KIT
Die CFK-Felge wird in der „Solutions Area Leichtbau“ der Hannover Messe ausgestellt, Halle 6, Stand B30
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