Die Reise von SUFST vom Verbrennungs- zum Elektro-Rennen

Wer sind die Studenten hinter dem Formula Student Racing Team der Southampton University?

Das Southampton University Formula Student Team (SUFST) besteht aus über 200 Studenten, die überwiegend Ingenieurwissenschaften aus einer Reihe von Fachdisziplinen studieren. Sie kommen jedes Jahr zusammen, um einen einsitzigen Rennwagen zu entwerfen und herzustellen. Sie treten jedes Jahr in Formula Student-Wettbewerben gegen andere Universitäten an und stellen dabei das Wissen des Teams und das Fahrzeug auf die Probe.

Wie hat sich das Formula Student Team der Universität Southampton im Laufe der Zeit entwickelt?

SUFST existiert seit 2012 in seiner jetzigen Form. Zuvor war es ein Gruppendesign-Projekt. Die Mitglieder bewiesen in den ersten Jahren den Mut, den Kämpfen um den Aufbau einer neuen Gesellschaft standzuhalten. Das Wachstum und die zunehmende Unterstützung von SUFST haben zu kontinuierlichen Verbesserungen geführt; jedes Jahr stieg die Anzahl der Punkte, die sie beim iMeche Formula Student-Wettbewerb gesammelt haben. Das Team hat auch international an Wettbewerben teilgenommen. Sein erstes Langstreckenrennen fand 2018 in Ungarn statt, und 2019 gab es eine starke Leistung in der Tschechischen Republik, als sie auch in Deutschland an den Start gingen.

SUFST arbeitet als offene Gesellschaft, was bedeutet, dass jeder beitreten kann, was eine einzigartige Reihe von Management-Herausforderungen mit sich bringt. In der Regel melden sich über 200 Studierende für den Verein an. Daher ist es wichtig, ein Komitee zu haben, das die Gruppen leitet und dann sicherstellt, dass möglichst viele Personen in den Abteilungen landen, die ihren Fähigkeiten entsprechen, damit sie die besten Erfahrungen machen und zum Projekt beitragen können.

Balraj Basra, Teamleiter von SUFST, erklärte, wie das Team kürzlich sein Setup angepasst hat. „Wir haben die COVID-19-Pandemie genutzt, um unsere Struktur neu zu strukturieren und uns von atypischen, auf Autos basierenden Abteilungen wie Fahrwerk, Elektronik, Federung und Aerodynamik zu entfernen. Stattdessen haben wir uns für ein „kompetenzorientiertes“ Setup entschieden, um zwischen theoretischen, Code-, Design-, Test- und Organisationsfähigkeiten zu unterscheiden. Dies führte zu fünf Abteilungen mit den Bezeichnungen Fahrzeugleistung, Aerodynamik, Strukturdesign, Elektronik und Betrieb.“

Das Team produziert seit seiner Gründung Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Ende 2019 wurde jedoch ein Projekt zur Umstellung auf Elektrofahrzeuge konzipiert. „Die Pandemie ermöglichte es dem Team sogar, dieses Ziel zu beschleunigen, da sich die Konzeptentwicklung und die Designzeit auf das Elektrofahrzeug konzentrieren konnten, anstatt ein neues Fahrzeug für den Wettbewerb im Jahr 2020 entwerfen zu müssen“, fügt Balraj hinzu.

Da der Einsatz eines Fahrzeugs, das in einem Vorjahr an Wettbewerben teilgenommen hatte, zulässig war, entschied sich SUFST für diesen Weg. Ein zweijähriger Konstruktionszyklus für das Elektrofahrzeug bedeutete einen geringeren Zeitdruck und ermöglichte eingehendere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. 2022 wird es mehr Testzeit geben, bevor im Sommer an den Start gegangen wird.

Wie SUFST die COVID-19-Pandemie nutzte, um sich umzustrukturieren und die Effizienz zu maximieren

Obwohl SUFST in der Lage war, das Team umzustrukturieren und die Effizienz zu maximieren, was zum Teil auf die zusätzliche Zeit während der COVID-19-Pandemie zurückzuführen war, war es natürlich mit den gleichen Einschränkungen konfrontiert, mit denen viele von uns zu kämpfen hatten. Balraj erklärt, dass „sich die Umstellung auf ein reines Online-Setup als Herausforderung erwies und Flexibilität erforderte, um herauszufinden, was am besten funktionierte.“ Der Zugang zu den Werkstätten war durch die Sperrung eingeschränkt, was dazu führte, dass die Anzahl der Personen, die vor Ort am Bau des Autos arbeiten durften, begrenzt war.

Es wurden ein klarer Plan und tägliche Ziele festgelegt, um die Effizienz des Baus sicherzustellen und für den Wettbewerb gerüstet zu sein. Zur weiteren Erläuterung fügte Balraj hinzu: „Wir waren zu bestimmten Zeiten auf 6 Personen beschränkt, die gleichzeitig in den Laboren waren. Das war ein enormer Rückgang gegenüber der praktisch unbegrenzten Arbeitszeitbeschränkung, bei der wir regelmäßig 20 oder mehr pro Tag arbeiteten. Wir haben dem entgegengewirkt, indem wir unsere täglichen Ziele festgelegt haben, um sicherzustellen, dass die 6 Mitarbeiter vor Ort so effizient wie möglich arbeiten. Während sie in den Labors waren, telefonierten sie regelmäßig mit ihren jeweiligen Abteilungen, sodass wir über eine ‚virtuelle' Belegschaft verfügten, die so viel wie möglich unterstützte.“

Sicherung von Partnerschaften und Patenschaften mit wichtigen Komponentenlieferanten wie Accu

Eine wichtige Methode für das Team, um eine reibungslose Konstruktion und Herstellung des Autos sicherzustellen, ist die Zusammenarbeit mit hochwertigen Lieferanten. Eine zentrale Aufgabe der Betriebsabteilung besteht darin, Unternehmen zu finden, mit denen Partnerschaften eingegangen werden können, da das Team nach einem bestimmten Budget arbeitet. Anokh Vithayathil, Absolvent der SUFST, fügte hinzu: „Die Ingenieure sind begeistert und produzieren viele gute Designs, aber manchmal kann es ziemlich teuer sein, sie zu realisieren.“

„Es ist wichtig, wirklich sorgfältig über Kompromisse und Kosten im Verhältnis zur Leistung nachzudenken und auch darüber, wie lange es dauern wird, bis bestimmte Teile hergestellt oder beschafft werden“, fügte er hinzu. Partnerschaften mit Unternehmen können dazu beitragen, das Machbare zu erweitern. So entstand eine Beziehung zwischen SUFST und Accu, als sich das Team nach der Suche nach seinem Online-Shop für Accu entschied. Dem Team gefielen das Layout der Website und die intelligente Suchfunktion, sodass die benötigten Teile mühelos gefunden wurden.

Das Angebot an Komponenten von Accu bedeutete, dass mehrere Abteilungen Teile von einem einzigen Lieferanten verwenden konnten, wobei die Tiefe der einzelnen Produktpaletten dem Team Gestaltungsmöglichkeiten eröffnete. So konnten beispielsweise die Teile für jedes Projekt freier dimensioniert werden, in der Gewissheit, dass auf der Website von Accu ein für die jeweiligen Designs passendes Verbindungselement gefunden werden konnte.

Auswahl der richtigen Komponenten für den Fahrzeugbau

Durch ihr fortgesetztes Sponsoring kaufte SUFST in diesem akademischen Jahr (2020-21) Komponenten von Accu für fast alle Abteilungen. Ein einzigartiges Teil, das das Team gefunden hat, waren die angebotenen Internal Circlips. Wahaj Saif, Chefingenieur, erklärte: „Wir verwenden eine innovative und leichte Kohlefaser-Federung, bei der Kohlenstoffrohre in einen mit Titanadditiven hergestellten Einsatz eingeklebt sind. Ein Kugellager wird in die Wendeschneidplatte gedrückt, damit sie sich bewegen kann, wenn das Auto Unebenheiten überfährt.“ Zur Befestigung des Lagers im Einsatz wurden Sicherungsringe verwendet. In früheren Jahren waren diese jedoch aufgrund der Verwendung externer Sicherungsringe nicht so zuverlässig. Wahaj fügte hinzu: „Interne Sicherungsringe saßen jedoch bündig in den Rillen, wodurch das Risiko verringert wurde, dass sie jemals herausspringen.“

Die Fastener Kits von Accu enthielten eine Reihe von Schraubengrößen aus Edelstahl für den Einsatz in der Tragwerksplanung und im Aerodynamikpaket. Diese Edelstahl-Schraubensätze waren in ihren Koffern zudem leicht transportierbar, sodass Ersatzteile in allen benötigten Schraubengrößen für den Einsatz im gesamten Fahrzeug, auch unterwegs, verfügbar waren. Balraj erwähnte: „Wir fanden sie so nützlich, dass wir letztendlich zusätzliche Schraubensätze von Accu für die Konkurrenz selbst gekauft haben, sodass Schrauben bei Bedarf immer griffbereit waren und keine Zeit mit der Suche nach einer bestimmten Größe verschwendet wurde. Sie waren so praktisch, dass ich sie persönlich für alle Projekte empfehlen würde, die wir an der Universität durchgeführt haben.“

In den Kühlleitungen für den Motor wurden durchgehend P-Clips verwendet, um sicherzustellen, dass keine losen Anschlüsse vorhanden sind, aus denen Flüssigkeit austritt und der Motor überhitzt werden könnte. Wahaj hob einen wichtigen Test hervor, dem das Auto unterzogen wird und bei dem sich diese Komponenten bewährt haben. „Dies ist auch unerlässlich, da das Auto bei Wettbewerben auf der Kippe getestet wird, bei denen es schräg gekippt wird, um zu überprüfen, ob es undicht ist. Ein Ausfall hier würde das Team verzögern, die Prüfungen zu bestehen.“

Speziell für das Aerodynamikpaket wurden Senkkopfschrauben mit Innensechskant verwendet. Anokh erklärte, dass die Gründe für diese Wahl im Designkonzept getroffen wurden. Er kommentierte: „Die Tragflächen, aus denen der Flügel besteht, bestehen aus einer Kohlenstoffplatte mit Graphitfüllung aus Nylon und einer Überwurfmutter. Die Akkuschrauben werden in einen Nyloneinsatz eingeschraubt und die Tragflächenplatten an den Endkappen befestigt.“

Für diese Funktion entschied sich das Team für Senkkopfschrauben aus Aluminium, „hauptsächlich aufgrund des natürlichen Vorteils, eine Senkkopfschraube zu verwenden, um sicherzustellen, dass das Befestigungselement bündig an der Oberfläche des Flügels anliegt. Dies ist deutlich vorzuziehen, als einen Verschluss zu verwenden, bei dem der Kopf aus der Halterung herausragt, da die Verwendung einer Senkkopfschraube perfekt zum stromlinienförmigen Design des Tragflügels passt „, fügte Anokh hinzu.

Finden Sie für jede Aufgabe die richtigen Werkzeuge von einem zuverlässigen Lieferanten

Werkzeuge sind unerlässlich, um eine gute Endbearbeitung der Teile und eine sichere Montage zu gewährleisten. Bei Accu wurde eine Reihe von Handwerkzeugen gekauft, darunter auch Entgratwerkzeuge. Evan Nichol, der neue technische Direktor, sagte: „Diese werden für die Endbearbeitung von Metallteilen, das Entfernen scharfer Kanten und das Anbringen einer Abschrägung an den Löchern verwendet werden, damit die Schrauben nicht an überschüssigem Material hängen bleiben.“

Die iFixit Toolkits waren ebenfalls eine neue Ergänzung zu den Toolsets des Teams. Evan erklärte die Motivation für die Anschaffung: „Die Mitglieder hatten zuvor die iFixit-Reparaturwerkzeuge für persönliche Geräte wie Laptops und Telefone verwendet und waren der Meinung, dass sie für die Montage der Elektronik im ganzen Auto sehr praktisch sein würden.“ Der Vorteil, dass alle Werkzeuge in einem Set angeordnet waren, insbesondere das Manta Driver Kit, war auch hier von unschätzbarem Wert für die Portabilität bei der Arbeit im Auto und sorgte für Ordnung, sodass das Werkzeug in der richtigen Größe nie in der Nähe war.

Die iFixit-Tools waren aufgrund ihrer schlanken Profile perfekt für die engen Räume im Auto. Die Verpackung in einem Rennwagen ist immer dicht, um sicherzustellen, dass kein ungenutzter Platz entsteht und das Auto so leicht wie möglich ist. Evan erläuterte: „Der Webstuhl erstreckt sich über die gesamte Länge des Fahrzeugs, mit Sensoren und Steckern an engen Stellen, sodass sichere und präzise Werkzeuge erforderlich sind, die im iFixit Manta Kit enthalten waren.“

Balraj kommentierte: „Der Service von Accu übertraf auch die Erwartungen von SUFST um ein Vielfaches. Die einfachen und sympathischen Gespräche mit den Mitarbeitern von Accu haben sie immer sehr ansprechbar gemacht und trotz des Wachstums des Unternehmens ein familiäres Gefühl bewahrt.“ Die Gespräche mit dem Accu-Team reichen von technischen/anwendungstechnischen Ratschlägen zu Komponenten bis hin zu Überprüfungen und Aktualisierungen durch das Personal bezüglich des Versands der Teile. Da SUFST während der Bauzeit nach engen Zeitplänen arbeitete, musste sichergestellt werden, dass die geeigneten Komponenten zeitnah geliefert wurden. Balraj fügte hinzu, dass „es wirklich schön ist, diese Art von Erfahrung und Beziehung zu Lieferanten zu haben. Wir haben die schnelle Lieferung von Ersatzteilen von Accu sehr geschätzt“.

Teilnahme an der Formula Student in Silverstone

Die Bemühungen des Teams wurden bei Wettbewerben im Juli 2021 zum Tragen gebracht. Im Rückblick auf die Veranstaltungen kommentiert Balraj: „Dieses Jahr haben wir bei der Formula Student UK an zwei verschiedenen Klassen teilgenommen: der Concept Class, in der wir unser Design für den Herausforderer des Elektrofahrzeugs 2022 vorgestellt haben, und der Formula Student Class, in der wir unser Verbrennungsfahrzeug nach SilverStone gebracht haben, um dort persönlich mit anderen Autos anzutreten.“

„Wir nutzten die Concept Class, um Feedback von Branchenexperten zu erhalten, wie wir das Design vor der Herstellung unseres elektrischen Rennwagens verbessern könnten.“ Als SUFST zum allerersten Mal an diesem Wettbewerb teilnahm, freuten sie sich über den dritten Platz beim Engineering Design Event. Balraj fügte hinzu: „Da sich die Tür zum Kapitel Verbrennung schließt, sieht das Potenzial zukünftiger Elektrofahrzeuge sicherlich vielversprechend aus.“

„In Silverstone überwand unsere 25-köpfige Crew frühe Rückschläge bei der Fahrzeugkontrolle, um das Sprint-Event über eine Runde zu beenden und die Langstrecken-Sektion zu beenden, das erste Mal, dass sie diese Veranstaltung auf heimischem Boden absolvierten. Eine unglaubliche Leistung nach zwei schwierigen Jahren, bei der das Team den fünften Gesamtrang und den zweiten Platz in der Kategorie der zurückkehrenden Fahrzeuge belegte!“

Am wichtigsten ist jedoch, dass SUFST weiterhin lernt und Spaß an den Erfahrungen hat, die diese technische Herausforderung bietet. Es ist eine großartige Möglichkeit für Teammitglieder, zusammenzuarbeiten und ihre Ingenieur- und Managementfähigkeiten in die Praxis umzusetzen, Freundschaften zu schließen und Arbeitsbeziehungen für ihre zukünftige Ingenieurkarriere aufzubauen.

Angesichts von Praktika bei Teams wie Mercedes und Absolventen, die ihre Karriere in der Formel 1 bei Unternehmen wie Williams Racing beginnen, sieht die Zukunft der Technik für SUFST rosig aus.

Besonderer Dank geht an die Autoren dieses Artikels:

• Balraj Basra - Teamleiter 2020-21
• Evan Nichol - neuer technischer Direktor
• Anokh Vithayathil - Alumni des Teams