Faszination Technik Wie ein Solarauto interdisziplinär konstruiert wurde

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: der Solarrennwagen Covestro Photon des Teams Sonnenwagen Aachen.

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Der dritte solar angetriebene Rennwagen des Teams Sonnenwagen Aachen heißt Covestro Photon.
Der dritte solar angetriebene Rennwagen des Teams Sonnenwagen Aachen heißt Covestro Photon.
(Bild: Team Sonnenwagen Aachen)

Am 2. August 2021 war es soweit: Das dritte Solarauto des Teams Sonnenwagen Aachen wurde enthüllt. Benannt nach dem Hauptsponsor Covestro ist der Covestro Photon der neuste Zuwachs im Rennstall.

Das Fahrzeug ist ein Zusammenspiel neuster Innovation und sensationeller Technik; getrieben durch das Ziel einer nachhaltigeren Zukunft.

Kersten Heckmann, technischer Leiter des Teams

Das Team Sonnenwagen Aachen besteht aus 45 Studierenden der RWTH und FH Aachen. Der Verein wurde 2015 gegründet und entwickelt und baut Solarrenwagen, um mit diesen bei emissionsfreien Rennen auf der ganzen Welt teilzunehmen. Mit dem Sonnenwagen 3 wird das Team im Oktober 2021 bei der Solar Challenge Morocco (SCM) antreten und um den ersten Platz konkurrieren.

Maximale Effizienz angestrebt

Mit dem halben Luftwiderstand eines Rennradfahrers soll der Wagen beste Voraussetzungen für maximale Effizienz bieten. Für diesen Wert hat das Aerodynamikteam etwa 250000 Rechenstunden an 1100 verschiedenen Simulationen durchlaufen. Durch die Katamaran-Bauweise erhält der mit einem selbstentwickelten Motor versehene Wagen mehr Stabilität und dadurch eine größere mögliche Kurvengeschwindigkeit, heißt es.

Laut Team Sonnenwagen wurden die Solarzellen für einen verbesserten Wirkungsgrad wie Dachziegel übereinandergelegt. Das Schindeln der monokristallinen Siliziumzellen ermögliche einen verbesserten Energieertrag und eine effiziente Flächenausnutzung von über 95 Prozent. Auch die Struktur wurde weiter verbessert. So konnten die CFK-Teile noch leichter und gleichzeitig stabiler gefertigt werden.

Mit Software-Lösungen von Siemens konstruiert

Siemens Digital Industries Software ist ebenfalls Sponsor des dritten Sonnenwagens. Seine Software Teamcenter wurde für die anspruchsvolle Aufgabe genutzt, in einem engen Zeitrahmen die voneinander abhängigen Bereiche der Aerodynamik, Mechanik, Elektrik zusammen mit der Fahrzeugstruktur zu koordinieren und zu optimieren. Durch den vereinheitlichten Datenaustausch zwischen den Softwarepaketen NX und Simcenter einschließlich Simcenter STAR-CCM+ und Simcenter Amesim konnten die Studierenden mit Teamcenter Konstruktionsmodelle über alle Anwendungen hinweg leichter und effizienter austauschen.

In früheren Produktentwicklungsphasen gerieten wir regelmäßig in Schwierigkeiten bei der Übertragung von Modellen und Daten zwischen den verschiedenen Software-Lösungen. Das verlangsamt unseren Konstruktionsprozess und erfordert zusätzlichen Planungs- und Koordinierungsaufwand.

Simon Quinker, Vice Chairman und Marketingleiter beim Team Sonnenwagen

Hauptsächlich hat das Team Sonnenwagen von dem hoch integrierten Software-Portfolio in Kombination mit den leistungsstarken Simulationswerkzeugen profitiert. Mit der NX-Software konnte eine neue Außenhaut für das solarbetriebene Fahrzeug entworfen werden. Sie wurde in Simcenter STAR CCM+ übertragen und nach ihrem aerodynamischen Wirkungsgrad beurteilt. Nachdem Teamcenter für den effizienten Austausch der Modelle über alle Anwendungen hinweg sorgt, konnten die Aachener diese Ergebnisse in die NX-Software zurückspielen und die Konstruktion optimieren, indem nochmals Iterationsschleifen durchlaufen wurden. Mit Siemens Amesim wurden zudem die in NX entworfenen Komponenten schnell in ihrer Funktionalität simuliert und die Ergebnisse zur Optimierung des Bauteils in NX genutzt.

Energie des Rennwagens bestmöglich ausnutzen

Der Covestro Photon ist mit einer intelligenten Software zur optimalen Nutzung der verfügbaren Energie ausgestattet. Das Remote Cruise Control (RCC)-Programm kann nach Angaben des Aachener Teams vorgegebene Geschwindigkeiten und Geschwindigkeitswechsel möglichst exakt auf die Straße bringen. Anhand präziser GPS-Daten und einer genauen Analyse der Wetterdaten – historisch und aktuell – soll sich hiermit die vorhandene Energie des Rennwagens bestmöglich ausnutzen lassen.

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