Formula Student – ein Wettbewerb für die Ingenieure von morgen

Studenten bauen Rennwagen, um sich in der Formula Student mit anderen Teams zu messen und praktische Erfahrung zu sammeln. Dabei können sie auf die Unterstützung von Firmen wie STW bauen.

Viele Firmen beklagen immer wieder, dass Studenten mit frischem Abschluss meist noch keine praktische Erfahrung haben und erst mühsam eingearbeitet werden müssen. Dagegen vorzugehen ist eine Kernidee hinter dem internationalen Konstruktionswettbewerb Formula Student. Inhalt des Wettbewerbs ist es, in Teamarbeit einen einsitzigen Formelrennwagen zu konstruieren und zu fertigen, um damit gegen Teams aus der ganzen Welt anzutreten. Ausgetragen wird er ein in zwei getrennten Wertungen: Der Formula Student Combustion (FSC) für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren und der Formula Student Electric (FSE) für Elektrofahrzeuge. Geschwindigkeit allein ist jedoch nicht ausschlaggebend für den Sieg. Vielmehr gewinnt das Team, dessen Konzept auf theoretischer Basis, im praktischen Vergleich mit anderen Fahrzeugen bei unterschiedlichen Fahrdisziplinen und auf wirtschaftlicher Ebene gleichermaßen gut überzeugen kann.

Die Studenten organisieren sich hierbei völlig selbstständig: Management und Teamstruktur  sind ebenso wichtig wie Entwicklung und Fertigung des Rennwagens, um am Ende gegen die anderen Teams bestehen zu können. Eines dieser Teams ist Global Formula Racing (GFR). Die bisher einzigartige Kooperation zwischen Studenten der Oregon State University in den USA und der DHBW Ravensburg wurde 2009 ins Leben gerufen, welche durch beachtliche Erfolge in den letzten Jahren überzeugt. Trotz 9 Stunden Zeitunterschied und 8700 km Distanz, werden jedes Jahr gemeinsam ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor (FSC) und eines mit Elektroantrieb (FSE) entwickelt und gebaut. Um Aufwand und Kosten gering zu halten, teilen sich beide Autos zentrale Teile des Gesamtkonzeptes, etwa die Kohlefaserkarosserie, die Radaufhängung und das Flügelpaket.

In den Bereichen Aerodynamik, Fahrwerk und Chassis wurden in diesem Jahr große Veränderungen vorgenommen, um der Teamphilosophie nach Einfachheit und Robustheit näher zu kommen. Besonders auffällig ist dieses Konzept bei der Karosserie, die verglichen zu den Vorjahren deutlich eckiger geworden ist. Auf diese Weise wurde die Dauer der Fertigung halbiert, bei gleichzeitig sehr geringen Auswirkungen auf die Gesamtperformance des Fahrzeugs. Insgesamt überzeugten die Änderungen, was sich in den Ergebnissen wieder spiegelt: Mit dem Verbrenner konnten erfolgreich die ersten Plätze bei den Events in Michigan (USA), Hockenheim (Deutschland) und Spielberg (Österreich) aus dem Vorjahr verteidigt werden, während das Elektroauto mit einem 4. Platz in Deutschland und einem 3. in Österreich ebenfalls eine sehr starke Saison gefahren ist.

Wie im normalen Straßenverkehr, ist auch in der FSE das Energiemanagement bei Elektroautos ein zentrales Problem. Durch die Leichtbauweise der Formula Student Fahrzeuge entfallen bis zu 30% des Gesamtgewichtes von ca. 200kg auf die Batterie. Zum Vergleich: Das Akkupaket eines Tesla Model S wiegt bereits das Dreifache des studentischen Renners. Um ein Fahrzeug möglichst optimal für das Rennen auszulegen, ist es sinnvoll, die Batterie sehr leicht zu gestalten, was jedoch nur durch reduzieren der Kapazität möglich ist. Gleichzeitig muss jedoch beim Endurance, einem Rennen über 22 km als Höhepunkt der dynamischen Disziplinen der Formula Student, ausreichend Energie vorhanden sein, um die gesamten Möglichkeiten des Fahrzeugs zu nutzen. Hochsommerliche Temperaturen auf den großen Asphaltflächen der Austragungsorte sorgen für eine zusätzliche Herausforderung, da die Akkuzellen aus Sicherheitsgründen 60°C nicht überschreiten dürfen.

Eine weitere Limitierung für die Elektrofahrzeuge bei der Formula Student ist eine maximale Leistungsaufnahme von 80 kW während der verschiedenen dynamischen Disziplinen. Ein Verstoß gegen diese Vorgabe führt zur Disqualifikation des Teams in der gefahrenen Disziplin. Da die Fahrzeuge meinst in der Lage sind, deutlich mehr Leistung auf die Straße zu bringen als maximal der Batterie entnommen werden darf, wird eine Regelung benötigt, die einer Verletzung des Leistungslimits vorbeugt. Wie bei jeder Regelung, wird auch hier eine direkte Rückkopplung des Systems zu dem Regler benötigt. Das GFR kann hierfür bereits seit mehreren Jahren auf die Unterstützung von Sensor Technik Wiedemann (STW) bauen. Das zur Verfügung gestellte Strommessmodul PMB lässt sich durch die kleinen Dimensionen direkt in den Batteriecontainer integrieren und überzeugt durch Zuverlässigkeit. „Die Leistungsmessung mit dem STW-Strommessmodul ist zentraler Bestandteil des Energiemanagements im Elektrorennwagen“, so Herr Oliver Fröhling. Dank einer kleinen Modifikation konnte er zusätzlich ein Bestandteil des vorgeschrieben Sicherheitskreises für den HV-Pfad werden.

Dies ist nur ein Beispiel von vielen, welche die Professionalität in der Kooperation mit Sponsoren, aber auch die Notwendigkeit von Unterstützung aus der Industrie aufzeigen. Aber auch die Sponsoren können einen Vorteil aus der Rennserie ziehen: Denn am Ende ist die „Formula Student“ eine Investition in die Ingenieure von morgen.