Rahmen

In der heutigen Gesellschaft ist die geringe Reichweite von Elektrofahrzeugen das wohl größte Hindernis für die Akzeptanz dieses Antriebskonzepts.

Da die Anbindung der Akkus, der Elektromotoren und weiteren Anbindungselementen an den Kart-Rahmen zu einer starken Gewichtszunahmen führt, ist es notwendig, das durch die Akkus und die zusätzlichen Anbauteile verursachte Mehrgewicht zu kompensieren, um damit das Leistungsgewicht zu optimieren.

Ziel war es daher einen Carbon-faserverstärkter Kunststoffrahmen (CFK) zu entwickeln, welcher für die Erhaltung der typischen Kartform sorgt.

Durch eine Verbesserung des Leistungsgewichtes wird eine Erhöhung der Reichweite des Fahrzeugs erzielt, da mit derselben Leistung nun eine geringere Masse bewegt werden muss. Daher sollte der Lagenaufbau dieses Chassis gewichtsoptimal ausgelegt werden, um dabei auch eine hohe Steifigkeit zu erhalten.

Im neuen Modell des Karts sollen dabei zusätzlich möglichst viele Anbauteile in das Chassis integriert werden, um somit ebenfalls Gewicht einzusparen. Zusätzlich soll eine kontaktlose Energieübertragung realisiert werden, mit welcher das Laden der Akkus ohne Kabelverbindung, aber auch ein akkuloser Betrieb möglich sein sollen. Die hierfür benötigte Induktionsplatte sollte ebenfalls in das Chassis integriert werden können.

Herstellung des Rahmens:

Ein Faserverbundwerkstoff (FKV) ist ein Material, welches aus zwei oder mehreren Phasen aufgebaut ist. Im Allgemeinen besteht es aus zwei Hauptkomponenten, einer weichen und weniger steifen Matrix und aus den versteifenden Fasern. Erst durch die Matrix, welche als Einbettungsmaterial für die Fasern fungiert, erhält man ein formstabiles Material. Die Kombination verschiedenartiger Werkstoffe zu einem Werkstoffverbund zeichnet sich im Besonderen dadurch aus, dass so verbesserte Eigenschaften erzielt werden und die mechanische Leistungsfähigkeit der einzelnen Komponenten durch die Nutzung von Synergieeffekten erhöht werden können.

Zur Herstellung des Chassis kam das so genannte Vacuum Assisted Resin Infusion (VARI) Verfahren zum Einsatz. Dabei werden Fasern und Gelege zuerst trocken in die Form gebracht und anschließend das Harz injiziert.

Zunächst wurde mittels einer Fließsimulation die mögliche Positionierung von Angüssen und Entlüftungen simuliert, um zu gewährleisten, dass das Bauteil möglichst vollständig und in vorgegebener Zeit mit Harz infiltriert werden kann. Eine Hälfte der Form besteht aus einem festen Material. Diese wurde luftdicht mit einer Folie abgeschlossen und das Harz unter Vakuum injiziert, wobei nur der atmosphärische Druck von 1 bar erzeugt werden kann. Es wird also lediglich eine Positivform benötigt. Dieser Vorgang läuft dabei isotherm ab, das bedeutet, dass er unter konstanter Raumtemperatur stattfindet.

Eine große Herausforderung stellte dabei die Fertigung an sich dar, da der gesamte Fertigungsprozess, beginnend bei der Formgebung, bis hin zu chemischen und physikalischen Vorgängen während der Fertigung, sich auf die Qualität des Endbauteils auswirkt.