wir werden Sie weiterhin monatlich mit einem Update versorgen.
Auch diesen Monat bieten sich wieder spannende Einblicke in die einzelnen Module. Starten möchten wir aber mit einer traurigen Nachricht. Lesen Sie daher zu Beginn das Grußwort der Teamleitung. Im Anschluss stehen aber auch gute Neuigkeiten aus den einzelnen Modulen für Sie bereit.
Grußwort der Teamleitung
Liebe Leserinnen und Leser,
ich muss Ihnen leider mitteilen, dass wir es dieses Jahr nicht schaffen werden, unseren Rennwagen fristgerecht für die Wettbewerbe in Deutschland oder Ungarn fertig zu bekommen. Für das Team ist es eine herbe Enttäuschung, da wir die seit langem geplanten neuen Lions Fahrzeugen nicht auf dem hart umkämpften Platz in Hockenheim zur Schau stellen können.
Wir hatten lange gehofft, dass wir gegen Ende des Frühjahres zumindest mit einem letzten, gewagten Zeitplan und genügend Nachtschichten die nötigen Bauteile rechtzeitig in Angriff nehmen können. Aber durch die aktuell geltenden Corona Verordnungen an der Universität war es uns leider nicht möglich unsere, größtenteils in Handarbeit stattfindende, Faserverbund- und Metallfertigung in einem dafür nötigen Umfang umzusetzen.
Das hat sich vor allem beim Monocoque schmerzlich bemerkbar gemacht, wo durch eine fehlgeschlagene Vakuuminfusion unsere bisherigen Formen neu gemacht werden müssen.
Natürlich lassen wir die Köpfe nicht hängen und arbeiten fleißig weiter an den Fahrzeugen. Als nächstes Event steht in unseren Kalender bereits das „VDE 25h of Spaß und Liebe“ Rennen, bei dem wir als Team im September teilnehmen werden.
Bis dahin werdet Ihr hier im Newsletter und auch auf Instagram weiterhin von uns up to date gehalten und weiter Einblicke in die Fertigung und das Testen bekommen! Wir alle hätten gerne mit euch die Erlebnisse und Erfahrungen von der FSG und FSEast geteilt.
Dennoch wünschen wir euch viel Spaß beim Nachlesen der Fortschritte der einzelnen Abteilungen, von diesen Monat.
Aerodynamik
Die Fertigung der Aerodynamik ist in vollem Gange. Inzwischen haben wir die Hüllen aller Flaps in insgesamt 10 Autoklavgängen gelegt, was ohne größere Probleme funktioniert hat.
Nachdem letzte Woche bei der Open Hybrid LabFactory einige Inserts geschnitten wurden, konnte Mitte Juni mit dem Legen der Endplates begonnen werden. Die Endplates erhöhen den Abtrieb, indem sie verhindern dass die Luft um die Seite des Flügels strömt, und so zu einem Druckausgleich führt, was den Abtrieb verringern würde. Die Endplates des Rearwing, der Side Extension und des Unterbodens sind inzwischen fertig gebacken. Dort müssen nur die Kanten nachbearbeitet werden.
In den nächsten Wochen haben wir vor die Vakuuminfusionen für die Hauptprofile des Front- und Rearwings, sowie für Flap 1 zu machen. Diese Bauteile werden mittels einer Vakuuminfusion gemacht, da es sich für die geringen Stückzahlen nicht lohnen würde, eine Form zu bauen, welche die hohen Beanspruchungen des Autoklavs aushält. Zum Testen des Verfahrens wurde bereits eine Testinfusion gemacht, um herauszufinden wie sich das neue Material von Fibermax und CN-Models verhält. Mit der Test Infusion wurde ebenfalls getestet wie sich der Schaum, welcher zur Versteifung der Oberflächen in die Hauptprofile verbaut wird, in der Infusion verhält.
Ebenfalls werden wir bald die ersten Flaps zusammenbauen und Belastungstests durchführen, um gegebenenfalls die Innenstruktur oder die Außenhaut zu verstärken. Auch hier müssen wir überprüfen ob die Struktur regelkonform ist und sich nicht um mehr als den erlaubten Wert bewegt.
Die Simulation unseres Drag Reduction Systems ist inzwischen abgeschlossen und die erste Kurvensimulation wird momentan aufgesetzt. Die Daten werden vom Modul Vehicle Dynamics verwendet, um die Regler fürs Auto zu entwickeln.
Um die Entwicklungszeit für das nächste Auto effizienter nutzen zu können, haben einige Modulmitglieder bereits angefangen bestimmte Themen zu recherchieren. So schauen wir momentan wie wir Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulationen realitätsnäher machen können, z.B. durch die Simulation von Lüftern und Radiatoren, sowie sich drehenden Rädern und Felgen.
Auch recherchieren wir momentan wie wir den Zeitaufwand von Computational Fluid Dynamics Simulationen verringern können, um so schneller Ergebnisse zu erhalten.
Endplates
Chassis
Für den LR21 stand ebenfalls die Neuentwicklung der wichtigsten Schnittstelle zwischen Fahrer und Auto an. Das Lenkrad.
Als Grundlage und um ein möglichst ergonomisches Lenkrad zu entwickeln, wurde ein Grundprofil gefertigt und Griffstücke aus relativ leicht verformbarer Masse angebracht. Fahrer:innen mit unterschiedlich großen Händen haben nun durch einen festen Griff einen Handabdruck in der verformbaren Masse hinterlassen. Mit ein bisschen manueller Nachmodellierung und wiederholter Iteration durch die Fahrer:innen konnte eine jeweils sehr angenehme Form erstellt werden.
Im nächsten Schritt mussten die Griffstücke nun digitalisiert werden. Dafür wurden diese mit Kreidespray eingesprüht, um eine möglichst diffuse Reflexion an der Oberfläche zu erreichen. Mit einem modernen Smartphone und einer entsprechenden App konnten dann entsprechende 3D Scans erstellt werden. Im CAD Programm wurden die Scans „abgetastet“, um eine möglichst universelle Griffstückform zu konstruieren.
Mit dem 3D Drucker des Teams, konnte dann eine finale Lenkradgeometrie ausgedruckt werden und die Form durch verschiedene Fahrer:innen verifiziert werden.
Ebenfalls wurde entschieden, eine Platine für die Knöpfe und Drehencoder im Lenkrad unterzubringen. Daher und mit Blick in die Zukunft, zumal die Lenkradform sowie die Monocoqueform für die nächsten Saisons zur Verfügung gestellt werden und eine zunehmende Digitalisierung des Lenkrads zu erwarten ist, sollte möglichst viel Bauraum für elektronische Komponenten im Lenkrad zur Verfügung stehen.
In den nächsten Newslettern werden Sie über weitere Fortschritte rund um das Lenkrad informiert.
Form des neuen Lenkrads
Fahrdynamik
Im Mai konnten wir in der Fahrdynamik die letzten Fertigungsteile in Auftrag geben und haben somit die Beschaffungsphase abgeschlossen und viele der bestellten Teile wurden bereits geliefert. Die Fertigung der selbst entwickelten CFK-Felgen konnte ebenfalls beginnen und somit werden wir in den nächsten Wochen mit der Montagephase beginnen.
Gegenüber dem Lenksystem im LR20 haben wir unsere Zahnstangenlenkung komplett überarbeitet und Kohlefaser- und gefräste Aluminiumbauteile kombiniert, um ein besonders niedriges Gewicht zu erreichen. Das vom Fahrer ausgehende Drehmoment der Lenkbewegung wird über das Lenkrad an die Lenksäule übertragen, die aufgrund der Position des Fahrers und der Lenkung im Fahrzeug zweiteilig ausgeführt ist. Diese Verbindung erreichen wir durch ein besonders leichtes Aluminiumknickgelenk, welches wir selbst entwickelt haben. Über ein Carbonrohr wird das Drehmoment dann an das Lenkgetriebe übertragen, das die rotatorische Bewegung in eine Translation umwandelt. Das Gehäuse des Getriebes trägt dabei sowohl das Carbonrohr, dass die Zahnstange trägt als auch die bereits erwähnte Lenksäule und verbindet sie mit dem Monocoque und konnte durch Reduktion der Bauteilanzahl eine gute Gewichtsreduktion erreichen.
Lenkgetriebe
selbst entwickeltes Aluminiumknickgelenk
Driverless
Ein wesentlicher Unterschied zwischen einem autonomen Fahrzeug für den Alltag und einem für den Rennsport ist die Strecke, die es absolvieren soll. Während ein Tesla beispielsweise die genauen Koordinaten von Start- und Zielpunkt kennt, kann ein Formular Student Fahrzeug nicht auf diese Informationen zurückgreifen. Des Weiteren ist bei manchen Disziplinen gefordert mehrere Runden zu fahren.
Um den Überblick über die bereits zurückgelegte und die noch ausstehende Strecke, bzw. Rundenanzahl zu behalten, gibt es eine sehr naheliegende Lösung. Die absolvierten Runden müssen gezählt werden. Eine Aufgabe, die aus menschlicher Perspektive sehr trivial wirkt, erfordert aus Softwaresicht jedoch eine umfangreiche Kenntnis über Fahrzeug und Strecke. Die daran beteiligten Komponenten decken die Hälfte des gesamten autonomen Systems ab.
Beginnend mit der Objekterkennung muss auf dessen Grundlage eine Karte erstellt werden, welche die Positionen von wichtigen Streckenpunkten beinhaltet.
Für den „Lap Counter“ sind dabei die orangenen Leitkegel von besonderem Interesse. Sie werden in Gruppen zugeordnet, die jeweils den Start-, Mittel- und Zielbereich der Rennstrecke definieren. Aus den Gruppen wird je eine Linie gewonnen, die sich mittig und quer zur Fahrtrichtung orientiert. Die Zuordnung der erzeugten Linien zu den entsprechenden Streckenbereichen erfolgt mithilfe von Parametern.
Zusätzlich dazu muss das Fahrzeug kontinuierlich lokalisiert werden, sodass dessen Position mit den erzeugten Linien abgeglichen werden kann. Falls sich zwischen der letzten und der aktuellen Fahrzeugposition eine Linie befindet, muss es diese überquert haben. Abhängig vom Bereich, welcher der Linie zugeordnet wurde, werden unterschiedliche Maßnahmen ergriffen. So deutet ein Überqueren der Mittellinie auf das Absolvieren einer Runde hin. Bei einer Ziellinie hingegen wird die Disziplin als beendet erklärt, woraufhin das Fahrzeug zum Stehen kommen soll.
Linienbildung
Antrieb & Elektronik Der letzte Monat war für uns sehr konstruktionsintensiv. Schon am Anfang Mai waren Power Elo-Mitglieder mit Aufgaben für die Antriebsstränge der beiden Fahrzeugen – LR20 und LR21, sowie mit Löten und Prüfen von neu angekommen Platinen beschäftigt. Als Resultat wurden große Fortschritte in der Entwicklung der Motorsteuerung erreicht, sowie einige Entwicklungsfehler erfolgreich gefunden und behoben. Außerdem konnten wir mit Unterstützung des Physikalisch-Technischen Bundesanstalt die Parametrisierungen des Akkusegments durchführen. Wir wollen uns bei den Mitarbeitern der PTB für die schnelle Hilfe bedanken.
Nun wollen wir einen kleinen Einblick in das komplexeste Steuergerät des LR20 werfen. Das Accumulator Management System, kurz AMS, ist vor allem für die Sicherheit des Akkus zuständig. Es überwacht die Spannungen, die Temperaturen und den Strom, ebenso steuert es den Spannungsausgleich und die Kühlung der Zellen. Nur das AMS kann die Relais am Ausgang des Akkus schließen und somit das Tractive System einschalten, wenn alle Bedingungen dafür erfüllt werden. Wegen der große Anzahl an Bauteilen, den notwendigen Isolationsabständen zwischen Hoch- und Niederspannungssystemen und da es Teil des HV-Strangs ist, erreichte das AMS Abmaße von 285 x 120mm, womit es zur größte Leiterplatte im Fahrzeug wird. Diese Größe wird nur mit dem Umfang der Software mit mehr als 20.000 Zeilen Code überboten.
nach zwei Monaten kräftiger Arbeit an unseren beiden Fahrzeugen melden wir uns wieder zum Monatsanfang. In den letzten Wochen hat sich viel bei uns im Team getan. Angefangen mit dem Teamleiterwechsel.
Auch diesen Monat bieten sich wieder spannende Einblicke in die einzelnen Module. Es geht unter anderem um die neue Nase des Fahrzeuges und die darunterliegenden Crashbox, um die Pedalbox und um die Trajektorieberechnung unseres autonomen Fahrzeuges.
