20.04.2018

Design und Bau eines Elektrofahrzeugs



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Der Scorpion trägt eine dünne "Haut" für minimales Gewicht und geringen Luftwiderstand.


HAGE3D unterstütz innovatives Projekt der HTL Salzburg: Bau eines Elektrofahrzeuges

„Energie sparen“ war das Schlagwort und das Ziel, unter dem die HTL in Salzburg mit der Entwicklung des „Scorpions“ begonnen hat. Der „Scorpion“ ist ein energieeffizientes Elektrofahrzeug, dass Aufmerksamkeit erzeugen, Inspirationen für zukünftige sowie nachhaltige Projekte liefern und zugleich die Sensibilisierung für elektrisch betriebene Verkehrsmittel steigern soll.

Das HTL Salzburg Racing Team beschäftigt sich bereits seit 2008 mit der Entwicklung und Konstruktion energieeffizienter Fahrzeuge. Bis 2013 wurde der „Fichtenelch“, das Vorgängermodell, beim Shell Eco Marathon ins Rennen um den geringsten Verbrauch geschickt. Seit dem Jahr 2013 ist es der „Scorpion“, welcher in der Klasse Urban Concept erfolgreich teilnimmt. Der „Scorpion“ ist ein Unikat, welches der Schule als Vorzeigeprojekt dient (Mehr zum „Shell Eco marathon“ finden Sie unter www.shell.com).

Mit Hilfe additiv gefertigter Teile soll im heurigen Jahr ein neues Chassis produziert werden, welches mehrere Anforderungen erfüllt:

  • Funktionalität:
    - Leichte Demontage der Hüllen vom Monocoque
    - Selbsttragend, sie sollen keine Stützkonstruktion benötigen.

  • Performance
    - Geringes Gewicht der fertigen Hüllen - Minimierung der Massen bezogenen Verluste (Rollwiederstand; Trägheit…)
    - Verbesserung der Shell Eco Marathon Platzierung

  • Design
    - Aufmerksamkeit erregen und Blicke auf sich ziehen, um die  Bevölkerung auf Elektro Mobilität Aufmerksam machen

Kotflügel aus dem 3D Drucker
Kotflügel des Scorpions aus dem HAGE3D Drucker


Warum setzt der SCORPION auf additive Fertigung:

  • Die Form der Hüllen sind das Resultat einer Strömungssimulation. Diese kann fast 1:1 hergestellt werden, die Gestaltungsfreiheit ist kaum eingeschränkt.
  • Die Realisierung von „Biomimicry“, d.h. Material wird nur eingesetzt, wenn es zur Festigkeit oder Formgebung benötigt wird. Der Leichtbau und das sehr geringe Gewicht ergeben sich aus der geringen Dichte des verwendeten Kunststoffes. Die Füllungsvariante der 3D-gedruckten Bauteile ermöglicht eine weitere Gewichtsreduktion. Der Scorpion ist somit wesentlich gewichtsparender als z.B. eine Alu/Stahlkarosserie.
  • Die Rahmenkonstruktion und Bespannung mit Stoff erlaubt eine indirekte Beleuchtung, wodurch ein neuartiger Designeffekt entsteht.
  • Die Produktion der Hülle mittels 3D-Druck ergibt deutlich geringere Kosten im Vergleich zu CFK-Laminat. Dieses ist zwar extrem leicht und stabil, bedarf aber einen hohen Fertigungsaufwand und entsprechende Kosten bei der Negativ- Formerstellung bzw. sind für Laminatmatten ebenso hohe Kosten zu erwarten.

Smartes Design für die additiv gefertigten Bauteile - Detailbeispiel Lenkrad

Was sind die Anforderungen an Design und Fertigung?
  • Funktional:
    Das Lenkrad muss das Display und einen Taster unterbringen
  • Ergonomisch
    Es soll gut „in der Hand“ liegen
  • „Designelement“ des Cockpits
    Es braucht eine optisch ansprechende Gestaltung
Durch das zweiteilig gedruckte Lenkrad ist eine einfache Unterbringung der Displayelektronik und des Tasters möglich. Die freie Formgestaltung bezüglich Ergonomie und Design erlauben die ideale Anpassung für ein angenehmes Handling. Außerdem erlaub die additive Fertigung Design Freiheiten, wie Verschnitte die nur 5-Achsfräsbearbeitungszentren herstellen können. Auch der Fertigungsaufwand ist sehr gering. Die Bauteile werden lediglich für den 3D Druck optimiert und unmittelbar in der HAGE3D Maschine gefertigt.

Als Alternative wurde auch ein geschweißtes oder gefrästes Lenkrad betrachtet. Jedoch ergeben sich hier vor allem in der Formgebung Einschränkungen bzw. Nachteile. Weiters ist bei einem geschweißten Lenkrad die Integration von Display und Taster wesentlich aufwendiger.

HAGE3D unterstützt das Team der HTL Salzburg durch die Bereitstellung additiver gefertigter Strukturbauteile.