E-Rennwagen Mit additiv gefertigten Radträgern auf Platz 1 der Weltrangliste

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Das Green Team der Uni Stuttgart platzierte sich mit ihrem vollelektrischen Rennwagen in der Formula Student ganz vorne auf den Ranglisten. Dies ist nicht zuletzt dem additiv gefertigten Radträger zu verdanken, dessen anspruchsvolle Endbearbeitung mit einer Zerspanungslösung von Ceratizit gelang.

Beim Green Team der Universität Stuttgart widmen sich insgesamt 70 Studenten ein ganzes Jahr lang ausschließlich einem vollelektrischen Rennwagen – von der Entwicklung über den Bau bis hin zur Teilnahme an der Formula-Student-Saison. Dass sich dieser zeitliche und personelle Aufwand auszahlt, belegen die Erfolge: Seit 2009 zählt das Team zu den Top 10 in der Welt und brach bereits zweimal den Weltrekord für die Beschleunigung von 0 auf 100 km/h. Hypercars wie ein Porsche 918 Spyder? Kennen den E-Renner aus Stuttgart am besten von hinten. Der jüngste Erfolg des Teams: In dieser Saison sicherten sie sich den 1. Platz auf der Weltrangliste.

Genau genommen sind es seit 2016 sogar zwei Autos, an denen die immer neu zusammengestellten Teams Jahr für Jahr arbeiten: ein konventionelles Modell mit Fahrer sowie ein Driverless-Fahrzeug, das dank Sensoren und künstlicher Intelligenz ohne direkten menschlichen Eingriff Rennen bestreitet. Für die Saison 2021 hatte sich das Team einmal mehr vorgenommen, der Konkurrenz davonzufahren. „Wir sind eines der besten Teams, weswegen der Sieg für uns alles bedeutet“, erklärt Maximilian Ziegler, der für die Gesamtfahrzeugleitung Mechanik sowie die Entwicklung der neuen Radträger verantwortlich ist. Eine Schlüsselrolle bei diesem Vorhaben kam laut Ziegler den neuen, additiv gefertigten Radträgern zu:

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So fortschrittlich die neuen Radträger sind, so komplex ist deren Fertigung. „Daher waren für deren Produktion unbedingt auf das Wissen und die Erfahrung aus der Industrie angewiesen“, räumt Ziegler ein. Und so ging es gemeinsam mit den Experten für additive Fertigung von Renishaw zunächst daran, die Komponenten für den 3D-Druck zu optimieren.

Lösung für die Oberflächenbearbeitung gesucht

Doch die nächste Herausforderung lauerte schon, wie Ziegler erklärt: „Nach dem 3D-Druck brauchten wir eine Lösung, um einige Oberflächen zu bearbeiten.“ Doch die Suche war alles andere als einfach, schreckte die Aufgabe doch viele Firmen schon im Vorfeld ab: Die Kombination aus einem komplexen Bauteil mit Durchmessern über 120 Millimeter, geringen Wandstärken von unter 1 Millimeter und engen IT6-Toleranzen an den zu bearbeitenden Innen- und Außenflächen war zu vielschichtig.

Nach intensiver Recherche kontaktierte Ziegler schließlich Ceratizit. Für deren Global Project Engineering Team gehören komplexe Zerspanungslösungen für anspruchsvolle Automotive-Kunden immerhin zum alltäglichen Geschäft. Ceratizit-Projektmanager Tim Haudeck nahm die Herausforderung an. „Wir sind ständig mit den Grenzen des Möglichen konfrontiert und suchen immer wieder Lösungen, um solche Limits aus dem Weg zu räumen. Beim Green-Team-Projekt konnten wir unser Know-how für die E-Mobility unter Beweis stellen“, so Haudeck.

Gemeinsam mit dem Green Team und Renishaw analysierten Tim Haudeck und sein Team die Bauteile, die Anforderungen an den 3D-Druck sowie die Nachbearbeitung, um die Radträger weiter zu optimieren. „Uns war schnell klar: Mit einer Standardlösung würden wir kaum die geforderten Toleranzen einhalten“. Doch selbst mit einer Sonderlösung waren die Anforderungen hoch.

Um die IT6-Toleranzen zu schaffen, sollten alle wichtigen Durchmesser und Passungen in einer Aufspannung bearbeitet werden. Dafür konstruierte das Engineering Team einen additiv gefertigten Aufsatz mit zwei Aufnahmen für Wendeschneidplatten und einem Schwingungsdämpfer, der auf eine U-Achse montiert wird. Das leichte, FEM-optimierte Design nimmt die bei der Zerspanung auftretenden Kräfte optimal auf, dank additiver Fertigung wurde sogar eine Kühlung direkt an der Schneide realisiert.

Den Entwicklungsprozess zu begleiten und die Bearbeitung des eigenen Bauteils zu verfolgen, war auch für Ziegler ein Highlight: „Die Arbeit mit Ceratizit und Renishaw war fantastisch: Alle kommunizieren auf Augenhöhe miteinander und teilen dieselbe Leidenschaft“, zeigt sich Ziegler nach der Fertigstellung des ersten Bauteils begeistert.

Hat sich denn der erhebliche Aufwand für die additiv gefertigten Radträger für das Team gelohnt? „Auf jeden Fall, konnten wir doch bei vier Rennen in der Saison 2021 in der Gesamtwertung zweimal den ersten und einmal den zweiten Platz abräumen. Das Auto ist so wie wir es uns erträumen konnten. Für mich persönlich war aber auch die Zusammenarbeit mit Ceratizit super, es ist perfekt gelaufen“, freut sich Ziegler über den Ausgang der Saison.

Für Tim Haudeck ist das Green-Team-Projekt ein Aushängeschild dafür, was moderne Fertigungsverfahren und das Know-how der Ceratizit-Mitarbeiter leisten können. „Komponenten wie der Radträger des Green Team hätte man noch vor ein paar Jahren überhaupt nicht herstellen können. Erst durch die additive Fertigung und das notwendige Know-how sind solche Teile realisierbar. Mit unserer Erfahrung in der Automotive- und E-Mobility-Branche sowie mit unserem „Global Project Engineering“-Team sind wir für die Anforderungen der Automobilindustrie bestens aufgestellt.“

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