Studenten der University of Minnesota betreiben Fahrzeug mit Sonnenlicht und PTC Creo

Das Solar Vehicle Project der University of Minnesota hat es seit fast 25 Jahren kreativen und ideenreichen angehenden Ingenieuren ermöglicht, kopfüber in die Welt der Produktentwicklung und Fertigung einzutauchen.

Studenten der Ingenieurswissenschaften, die an diesem Projekt beteiligt waren, hatten eine schwierige Aufgabe zu bewältigen: Die Konstruktion eines vollkommen neuen Solarfahrzeugs, das sicher, schnell und effizient sein sollte. Doch das neueste Solarfahrzeug des Teams stellte ein noch größeres Hindernis dar.

Die Studenten der University of Minnesota entwerfen und bauen etwa alle zwei Jahre ein neues solarbetriebenes Fahrzeug. Das letzte Modell allerdings musste in gerade einmal zehn Monaten fertig produziert und für ein 3.000 Kilometer langes Rennen durch Australien bereit sein. Es nahm an der World Solar Challenge 2013 teil, einem jährlich stattfindenden Rennen, bei dem Studenten aus aller Welt ihre neuesten Solarfahrzeuge präsentieren.

Das Team konnte dank der intelligenten und innovativen Studenten, viel Sonnenschein und PTC Creo einen großen Erfolg verzeichnen.

Solar Vehicle Project mit reichlich Schwierigkeiten Das Team hatte 2012 soeben die Produktion eines Solarfahrzeugs abgeschlossen, als die Entscheidung fiel, mit einem vollkommen neuen Fahrzeug an der World Solar Challenge teilzunehmen. Neben dem engen zeitlichen Rahmen waren auch die technischen Herausforderungen enorm, wie Bryan Dean, Student des Maschinenbaus und Leiter des Solar Vehicle Project, berichtet.

Eine dieser Herausforderungen war das Gewicht des Fahrzeugs, das vom Team den Namen Daedalus erhielt. Man wusste, dass das Fahrzeug so leicht wie möglich sein musste. Allerdings mussten auch zahlreiche Solarmodule verbaut werden, die ein beträchtliches Gewicht auf die Waage bringen. In den letzten Jahren lösten die Studenten das Problem durch die Verwendung von Verbundwerkstoffen.

„Der Daedalus besteht zum Beispiel vollständig aus Karbonfaser, einem fantastischen Material. Es ist wirklich fest und bietet ein hervorragendes Verhältnis zwischen Steifigkeit und Gewicht. Auf diesen Aspekt achten wir besonders“, so Dean. „Damit können wir die gesamte Schale und Chassis mit einem Gewicht von deutlich unter 200 Pfund bauen.“

Unter den vielen Herausforderungen, die das Team zu bewältigen hatte, war auch die Notwendigkeit, ein Fahrzeug zu bauen, das sowohl möglichst schnell sein als auch möglichst viel Sicherheit für den Fahrer bieten sollte. Zudem musste es effizient, umweltfreundlich und äußerst aerodynamisch sein.

„Wir hatten keine Zeit für Fehler. Es gab keine Zeit für viele Dinge, die normalerweise in einem Unternehmen stattfinden würden“, erzählt Dean weiter. „Wir bauten zwar einen Prototypen, aber wir sind in unseren finanziellen Mitteln und in der Zeit begrenzt.“

Ein sicherer, leichter Entwurf
Nach zehn Monaten, in denen die Studenten konstruierten, testeten, iterierten und mit Herstellern zusammenarbeiteten, war die neueste Kreation des Solar Vehicle Project bereit für den Transport nach Australien. Und das Endprodukt glänzt laut Dean mit einigen tollen Eigenschaften.

Das Fahrzeug ist fast 1,20 Meter hoch, etwa 4,20 Meter lang und 1,80 Meter breit. Es ist von vorne bis hinten mit Solarmodulen bedeckt, mit Ausnahmen einer kleinen Kunststoffkuppel in der Mitte, unter der der Fahrer sitzt.

„Die Abmessungen sind denen eines normalen Autos recht ähnlich“, erklärt Dean. „Aber wenn man es sieht, wird man es nie mit einem normalen Auto verwechseln.“

Der Wagen wiegt laut der Maschinenbaustudentin Toni Carlstrom, die das Mechanik-Team des Solar Vehicle Project leitet, etwa 600 Pfund, wovon allein die Akkus etwa 140 Pfund ausmachen. Das Fahrzeug war ursprünglich auf eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h ausgelegt, die bei der World Solar Challenge aber deutlich übertroffen wurden.

„Beim Rennen erreichten wir 130 km/h. Das ist die zulässige Höchstgeschwindigkeit in Australien“, erzählt Carlstrom. „Die Akkus machen es möglich. Da so viele von ihnen parallel geschaltet sind, liefern sie viel Strom, der für das Drehmoment des Motors benötigt wird.“

Unbezahlbare Praxiserfahrung für die Studenten
Schon eine Reise nach Australien ist für junge amerikanische Studenten eine tolle Chance. Der wahre Wert des Solar Vehicle Project ist allerdings die Praxiserfahrung, von denen die Studenten noch viele Jahre lang profitieren werden. Das bestätigt auch Paul Strykowski, ein Maschinenbauprofessor an der University of Minnesota.

Praktische Arbeit wie die am Solar Vehicle Project hat laut Strykowski, der auch stellvertretender Dekan an der Universität ist, große Vorteile für die Studenten. Durch die Arbeit im Team gewinnen die Studenten Selbstvertrauen. Doch die Praxiserfahrung liefert ihnen auch etwas Nützliches und Spannendes, über das sie bei Bewerbungsgesprächen berichten können.

„Unsere Studenten sind hervorragend. Sie liefern akademisch sehr gute Leistungen. Es geht also nicht um die Noten“, so Strykowski. „Potenzielle Arbeitgeber möchten ihre Geschichten hören. Sie möchten sie als Menschen kennen lernen. Sie möchten wissen, wozu sie in drei oder fünf Jahren in der Lage sind.“

PTC Creo als Helfer im Hintergrund
PTC ist einer von zahlreichen Unternehmen, die das Solar Vehicle Project mit Technologiespenden unterstützen. Dank PTC Creo konnten die Studenten viele Teile des Fahrzeugs, von der Schale bis zum Akkugehäuse, überhaupt erst modellieren. Die Software ermöglichte die einfache Abstimmung der Planung und sogar die Nutzung früherer Entwürfe als Inspiration.

„Sie ist wirklich hilfreich“, bestätigt Dean. „Vor allem, wenn man vor einem weißen Blatt sitzt und in kürzester Zeit ein funktionsfähiges Fahrzeug entwickeln soll.“

Laut Dean machte PTC Creo die Arbeit mit Herstellern, die die Bauteile des Solarfahrzeugs produzieren, erheblich einfacher.

„Ein 3D-CAD-Programm wie PTC Creo ist äußerst hilfreich, wenn es darum geht, die Abläufe zu straffen, weil äußerst leistungsstarke Werkzeuge für die Konstruktion zur Verfügung stehen und man ein Modell erhält, das man den Herstellern schicken kann“, so Dean.

Über die Ziellinie
Die erste Fahrt mit einem Solarfahrzeug war beeindruckend, so Neil Dencklau, ein Student der Ingenieurswissenschaften der University of Minnesota und ehemaliger Leiter des Solar Vehicle Project. Doch nach Monaten der harten Arbeit war der Moment, als das Fahrzeug nach der endlosen Fahrt durch Australien in Adelaide über die Ziellinie fuhr, einfach atemberaubend.

„Diesen Augenblick werde ich nie vergessen“, so Dencklau. „Es über die Ziellinie zu schaffen, war ein unglaubliches Erlebnis.“

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