Gehäuse

Elektro-Sportmotorrad Energica Ego erhält neues Motorgehäuse

| Redakteur: Sandra Häuslein

Der synchrone, ölgekühlter Motor mit Permanentmagneten, der im E-Rennmotorrad Energica Ego verbaut ist, verfügt über eine Leistung von 107 kW (145 PS) bei 4.900 bis 10.500 U/min.
Der synchrone, ölgekühlter Motor mit Permanentmagneten, der im E-Rennmotorrad Energica Ego verbaut ist, verfügt über eine Leistung von 107 kW (145 PS) bei 4.900 bis 10.500 U/min. (Bild: Scott Jones/Energica)

Das Motorgehäuse ist ein wichtiger Bestandteil eines Elektromotorrads. Es schützt und stützt den E-Motor. Die Entwicklung erweist sich als äußerst komplex. In diesem speziellen Fall haben die Ingenieure von Energica und die Mitarbeiter der CRP Gruppe zusammen an der Neugestaltung des Motorgehäuses für das E-Sportmotorrad Energica Ego gearbeitet. Es galt neben Rotor und Stator auch das Getriebe unterzubringen.

Das Motorgehäuse eines leistungsstarken Elektromotorrads wie der Energica Ego stellt eine wichtige Komponente dar. Sie schützt und stützt die Antriebseinheit. Das Getriebe des E-Sportmotorrades verfügt über eine Kaskade an geradverzahnten Zahnrädern, welche die Umdrehungszahl des Ritzels auf die gewünschte Winkelgeschwindigkeit bringen. Das System besteht aus einer Welle, an der das Ritzel montiert ist, das in die Kette eingreift, um die Bewegung auf den mit dem Hinterrad verbundenen Kranz zu übertragen. Alle diese Komponenten bilden im Zusammenspiel den Fahrantrieb des Motorrads.

Bei der Neugestaltung des Motorgehäuses musste das Team von Energica und CRP verschiedene Anforderungen berücksichtigen:

  • Leichtigkeit (da der Elektromotor schwer ist, muss das Gehäuse leicht sein)
  • Hoher Widerstand (da der Motor ein hohes Drehmoment erzeugt)
  • Richtige Bemessung der Zahnräder und passende Wahl der Materialien

Außerdem sollte das Motorgehäuse auch zur Stützung des Rahmens dienen.

Erste Phase: Herstellung eines Prototyps mit 3D-Druck

Zunächst hat das Team von CRP mit Hilfe des 3D-Drucks und der Verbundwerkstoffe von Windform einen Prototyp hergestellt.

Beim Werkstoff LX 2.0 handelt es sich um einen mit Glasfasern verstärkten Verbundwerkstoff auf Polyamidbasis. Dieser wurden nun durch die Weiterentwicklung Windform LX 3.0, einem nicht leitfähigen und temperaturbeständigen Material, ersetzt. Mittels SLS-Technologie wurde der Prototyp erstellt. So war es den Technikern möglich, die CAD-Zeichnung zu validieren, während die Mechaniker von Energica an der Entwicklung des Modells arbeiten konnten. Der Prototyp konnte direkt auf dem Motorrad montiert werden, wodurch eine vollständige Überprüfung der wichtigsten kritischen Punkte in Zusammenhang mit der Montage der einzelnen Teile (Bearbeitungstoleranzen, Rahmeneintritt, Montage der Zahnräder und ihre korrekte Funktion, Kabeldurchführungen) ermöglicht wurde.

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„Den Prototyp des mit 3D-Druck und Windform hergestellten Motorgehäuses mit den Händen berühren zu können, war für uns äußerst wichtig“, erklären die Techniker der Energica Motor Company. „Auf diese Weise konnten wir konkret analysieren, ob das Teil z.B. einfach zu montieren und zu demontieren ist, ob alle Teile gut erreichbar sind, ob es möglich ist, Standardschlüssel zu verwenden, etc. Denn wir müssen uns in die Lage derjenigen versetzen, die das fertige Motorrad bedienen müssen – also in die Kunden, aber auch in Händler und Mechaniker der Vertragswerkstätten. Einer der häufigsten Konstruktionsfehler ist beispielsweise, dass der Zugriff auf eine Schraube durch den Rahmen verdeckt wird. In der CAD-Zeichnung erkennt man den Fehler vielleicht, aber aufgrund der vielen Komponenten und dem komplexen Zusammenspiel, übersieht man auch das ein oder andere Problem. Die Möglichkeit, das Teil in Form eines funktionsfähigen Prototypen zu analysieren und es direkt auf dem Motorrad zu montieren, stellt eine große Hilfe dar.“

Ein weiteres Beispiel, mit dem die Techniker den Vorteil des Prototypen erklären, ist folgendes: Das mit 3D-Druck hergestellte Motorgehäuse ermöglicht es, die Ölkanäle zu sehen und die Kanäle, die von der Pumpe zum Motor führen, bestmöglich zu analysieren.

Zweite Phase: Herstellung des Aluminium-Prototyps aus einem Stück

Nachdem die CAD-Datei validiert war, ging es darum, die Materialien für die Herstellung eines Prototyps aus einer Aluminiumlegierung auszuwählen.

Die Anforderungen lauteten:

  • Widerstandsfähigkeit
  • Leichtigkeit
  • Temperaturbeständigkeit

Nach der Auswahl der beiden Aluminiumlegierungen (6082 und Ergal 7075) hat CRP das aus einem Stück gefertigte Motorgehäuse mit 5-Achsen-Produktionssystemen von CRP Meccanica hergestellt.

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Der zentrale Teil des Gehäuses, der gleichzeitig auch der größte ist, wurde zunächst mit einem Durchgangsfenster ausgestattet. So war die Positionierung des Motors im Inneren möglich. An jeder Seite war ein verschließbarer Deckel vorgesehen. Auf einer der beiden Seiten war die Montage der Getriebekaskade geplant, auf der dann ein zusätzlicher Verschlussdeckel montiert wurde. Im unteren Teil befand sich die Welle zur Übertragung der Bewegung auf das Ritzel, sowie die Ölwanne. Für den großen Teil des Gehäuses wählten die Ingenieure die Legierung 6082 und für die Abdeckungen Ergal 7075.

„Diese Phase wurde in sehr kurzer Zeit abgeschlossen. CRP hat uns stark unterstützt und wir hatten keinerlei Probleme mit dem Teil, weder bei den Tests am Prüfstand noch bei der Montage am Motorrad: Die geforderten Toleranzen waren sehr kompliziert und streng, da das Projekt zwei Reihen an Lagern (jene am Motor plus jene an der Außenseite der Welle) vorsah, die eine einwandfreie Funktion der Zahnräder gewährleisten mussten. Anschließend konnten wir das Projekt auf der Straße validieren.““, erklären die Techniker von Energica, „

Dritte Phase: Rapid casting und Vorserie

In der nächsten Phase ging es um die Herstellung der Modelle für die Vorserie. In diesem Fall hat sich das Team von CRP für das Verfahren des Rapid Casting mit Aluminiumguss und gesintertem Sand entschieden, da sich diese Technologie sehr schnell durchführen lässt. Zudem: „Haben wir uns bei diesem Prototypen für die Legierung entschieden, die für die nächste Phase, die Endproduktion, ausgewählt worden war“, erklärt das Team von CRP. Auf diese Weise konnten Studien, Änderungen und Bearbeitungen direkt am Gussteil durchgeführt werden, was die endgültige Validierung des Projekts ermöglichte.

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