Enge Kooperation mit dem Motorsport-Team der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg bringt jungen Ingenieuren Sieg beim Cost Report

Leichtbau und Funktionsintegration sind vor allem bei der Elektromobilität im Automobilbau ein wichtiges Thema. Denn ein geringeres Gewicht steht für eine größere Reichweite. Dabei darf aber die Wirtschaftlichkeit nicht aus den Augen verloren werden.

Ein Experimentierfeld für besonders exzellente Leichtbau-Konzepte sind die internationalen Konstruktions-Wettbewerbe der Formula Student, in denen sich interdisziplinäre studentische Teams aus Universitäten der ganzen Welt über den Bau schneller Rennwagen miteinander messen. Elektrofahrzeuge bilden hier eine eigene Kategorie. Der 2021er Elektro-Rennwagen des Teams der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg „BRS Motorsport“ errang kürzlich den ersten Platz der Wettkampf-Disziplin Cost Report bei der Formula Student Germany – unter anderem mit einem spritzgegossenen Batteriezellenhalter aus unserem wärmeleitfähigen Compound Kebablend/TC. In Spanien konnte das Fahrzeug sogar einen Gesamtsieg erringen.

BARLOG Plastics fördert die Meisterleistung des BRS Motorsport e.V.

„Der Batteriezellenhalter ist das erste selbstentwickelte Spritzgussformteil, das bisher in der Formula Student Serie zum Einsatz kam“, erläutert Tobias Haedecke, Head of Engineering & CAE bei BARLOG Plastics. „Wir sponsern den BRS Motorsport bereits seit Jahren und sahen für die Studierenden in der gewünschten Anwendung einen idealen Einstieg in die Kunststoffproduktentwicklung.“

Bei dem Batteriezellenhalter handelt es sich um ein essenzielles Bauteil, das die Rundzellen des luftgekühlten Akkus auch unter harten Wettkampfbedingungen sicher in Position hält. „Die Entwicklung des nun ausgezeichneten Fahrzeugs wie auch des Energiespeichers erfolgte durch das Rennsport-Team; wir eröffneten den Studierenden aber den Zugang zu unseren bewährten CAE-Services und leisteten Unterstützung in der Materialentwicklung“, erläutert Haedecke den BARLOG-Plastics-Anteil am Projekt. Außerdem wurden neben der Bestimmung der notwendigen Materialeigenschaften im Labor, auch die bei BARLOG Plastics gespritzten Formteile in der firmeneigenen Abteilung “Messtechnik” eingehend mittels Computertomographie analysiert. Die herausgearbeiteten Ergebnisse wurden gemeinsam diskutiert und ausgewertet.

„So wurden die Studenten nicht nur praxisnah an die moderne Spritzguss-Technologie herangeführt. Mit Kebablend/TC haben wir gemeinsam mit ihnen auch einen faserverstärkten BARLOG-Plastics-Compound ausgewählt, der elektrisch isolierend wirkt, sich aber gleichzeitig durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit für den heißen Einsatzort qualifiziert.“, so Haedecke. „Ein weiterer Pluspunkt ist, dass dieser Compound auf PPS basiert, das sich durch einen inhärenten Flammschutz auszeichnet. Das prädestiniert unseren Compound geradezu für den Einsatz im Herzen der Elektromobilität.“ Insgesamt wurden 144 Rundzellen-Halterungen im Akku verbaut. Sie helfen den knappen Platz optimal zu nutzen, so dass sich das Aggregat über 18 Lüfter gut kühlen lässt.

Spritzguss kann auch bei kleinen Stückzahlen sinnvoll sein

Auf den ersten Blick sind 144 spritzgegossene Batteriezellenhalten natürlich nicht viel: Derart kleine Losgrößen können den Aufwand für die klassische Spritzgussfertigung in der Regel kaum rechtfertigen. Aus diesem Grund wählen die meisten Teams der Formula Student für ihre Rennfahrzeuge zumeist 3D-gedruckte oder handgefertigte Faserverbundbauteile. Für den Cost Report zählt indes der Aufwand, der hochgerechnet für die Fertigung von 1.000 Fahrzeugen zu erheben wäre. „So resultieren Stückzahlen, die man über den Spritzguss natürlich ausgesprochen wirtschaftlich bedienen kann“, so Haedecke. „Bei 144.000 zu fertigenden Teilen liegen die Stückpreise deutlich unter denen, die man bei Druckverfahren oder sonstigen Techniken zur günstigen Herstellung von Kleinserien ansetzen müsste. Hinzu kommt außerdem, dass die speziellen Materialeigenschaften unseres Compounds KEBABLEND /TC von keinem Druck-Werkstoff erreicht werden.“

Die Herstellung der Kleinserie für den Artikel rechnete sich indes auch abseits großer Stückzahlen. „Denn wir unterstützen unsere Kunden nicht nur als Lieferant hochleistungsfähiger Kunststoff-Compounds“, so Tobias Haedecke. BARLOG Plastics liefert dem Spritzguss-Anwender nach dem Motto ‚Von der Idee bis zur Serie‘ auch erste optimierte digitale Zwillinge seiner Formteile und unterstützt in der Produktentwicklung. „Per Rapid Tooling stellen wir im Anschluss den Konstrukteuren und Produktdesignern kostengünstige Prototypen für ihre ersten Versuche mit dem Serienmaterial zur Verfügung.“ Diese können innerhalb weniger Tage im Spritzgussverfahren erstellt werden und somit die time-to-market spürbar verkürzen.

Die bei der Kleinserie gewonnenen und dokumentierten Erkenntnisse lassen sich zudem nutzen, um den Einstieg in die Großserie zu erleichtern und den Fertigungsprozess von Anfang an zu optimieren. Die proaktive Fehlervermeidung steht hierbei vor der meist kostenintensiven Fehlerentdeckung im weiteren Entwicklungsprozess. Diese Dienstleistung steht auch Kunden zur Verfügung, die ihre bereits laufende Fertigung ausfallsicherer gestalten oder den Ausschuss reduzieren wollen.