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HZG-Leichtbauspezialisten übergeben Magnesium-Teile an Elektroauto-Rennteam

Im Kurzfilm "Leichtgewichte aus Magnesium" lernen Sie einen Studenten-Rennwagen kennen. Zum Film starten bitte Bild anklicken:


Sie messen nur wenige Zentimeter, sind besonders leicht und haben damit trotz ihrer geringen Größe einen nennenswerten Effekt – Magnesium-Autoteile, die das Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) für das studentische Elektro-Rennteam „e-gnition“ der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TU-HH) gefertigt hat. Sie hat das HZG im Rahmen einer Kooperation am 02. April 2014 an die Studenten übergeben.

V.l.n.r. Felix Jahn (am Steuer), Felix Kexel, Prof. Dr. Karl Ulrich Kainer, Henrik Werner, Rolf-Peter Stößel und Norbert Steffen

V.l.n.r. Felix Jahn (am Steuer), Felix Kexel, Prof. Dr. Karl Ulrich Kainer, Henrik Werner, Rolf-Peter Stößel und Norbert Steffen

Magnesium ist um bis zu viermal leichter als Stahl und wiegt eineinhalbmal weniger als Aluminium. Das ist schon heute für die Industrie interessant, die Gehäuse, Lenkräder und Armaturenbretter aus Magnesiumlegierungen verwendet. Aber es ist auch für den Rennsport attraktiv, der auf leichte Rennwagen als Grundvoraussetzung für ein erfolgreiches Abschneiden angewiesen ist.

Trotz ihrer Maße – eines der größten Magnesium-Teile ist gerade einmal 31,4 Zentimeter lang und hat einen Durchmesser von vier Zentimetern – wiegt das Auto allein durch den HZG-Beitrag rund zwei Kilogramm weniger. Einen Anteil daran hat zum Beispiel das Lenkgetriebegehäuse, das dank Magnesium-Abspeckkur mit 200 Gramm über die Hälfte leichter ausfällt als der Vorläufer. Insgesamt verschlankt es damit die Lenkung um rund ein Viertel.

Im Ganzen hat das Technikum des Helmholz-Zentrums Geesthacht im Auftrag der Studenten acht verschiedene Magnesium-Komponenten gefertigt. Dazu zählen neben dem Lenkgetriebe-Gehäuse unter anderem das Lenkgetriebe-Zahnstangengehäuse und das Getriebegehäuse.

„Ein Kilogramm kann circa fünf Ränge ausmachen“

Bei einem Gesamtgewicht von 220 Kilogramm erscheinen rund zwei Kilogramm Gewichtsersparnis durch Magnesium gering, was Henrik Werner, Teamleiter Mechanik von e-gnition, für den Rennsport aber verneint. Schon eine kleine Gewichtsveränderung könne sich positiv auf das Ranking auswirken, ist er überzeugt. „Es wird gesagt, dass ein Kilogramm bereits zu einer besseren Rennzeit von rund 0,1 Sekunden führen kann, was circa fünf Rängen in der Platzierung entspricht“, rechnet Werner vor.

Rund zwei Monate Fahrtraining

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Allein das Lenkgetriebegehäuse aus Magnesium macht die Lenkung um ein Viertel leichter.

Seit April steckt das Team in der eigentlichen Konstruktionsphase und bereits Mitte Mai will e-gnition den Rennwagen in einem feierlichen Rahmen an der TU-HH der Öffentlichkeit vorstellen. Danach bleiben den Studenten noch rund zwei Monate Zeit, um sich mit Fahrtrainings und letzten technischen Verbesserungen für den internationalen Konstruktionswettbewerb „Formula Student Germany“ auf dem Hockenheimring Ende Juli fit zu machen.

Die Kooperation zwischen dem HZG und e-gnition besteht seit 2013. Über die Zusammenarbeit will das HZG das Lehrkonzept der TU–HH unterstützen, in dessen Rahmen 56 angehende Ingenieure, Techniker oder Informatiker unterschiedlicher Semester einen vollständigen Rennwagen mit Elektroantrieb planen, bauen und fahren.

Dr. Rolf-Peter Stößel, Werkstoffforscher am Helmholtz-Zentrum Geesthacht und verantwortlich für die Zusammenarbeit, sagt: „Ich sehe viele Parallelen zu unserem Ausbildungsprojekt - die Lerninsel „Spurwechsel“, in der derselbe didaktische Ansatz verfolgt wird. Auch hier werden in einer virtuellen Firma sämtliche Funktionen und Tätigkeiten einer realen herstellenden Firma abgebildet. Im Gegensatz zum e-gnition-Projekt der TU-HH, das von Studenten betrieben wird, sind beim Spurwechsel Auszubildende die Akteure.“

„Potenzial von Magnesium riesig“

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e-gnition Getriebe- und Motorspezialist Felix Jahn im E-Flitzer der vergangenen Saison.

Prof. Dr.-Ing. Karl Ulrich Kainer, Institutsleiter und Leiter des Magnesium Innovation Centers – MagIC, erhofft sich im Zusammenhang mit dem Engagement zusätzlich eine bessere Sichtbarkeit des Leichtbauwerkstoffs. „Das Potenzial von Magnesium halte ich für riesig“, so Kainer. „Allerdings konkurriert das Magnesium mit anderen Leichtbaumaterialien.“ Die Senkung der Kosten sei deshalb eine zentrale Aufgabe, betont der Institutsleiter „Wenn wir es schaffen, dünnwandige Produkte kostengünstig herzustellen, dann können wir langfristig mehr Magnesium in die Anwendung bringen und einen entscheidenden Beitrag für einen nachhaltigen Leichtbau liefern.“

Magnesium Innovations Center - MagIC

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Insgesamt acht Magnesiumkomponenten, inklusive des Getriebgehäuses, hat das HZG für die Studenten gefertigt.

Alle Forschungsaktivitäten zum Thema Magnesium werden im MagIC gebündelt, einer weltweit einzigartige Forschungsplattform des Helmholz-Zentrums Geesthacht. Sie dient dazu den Leichtbauwerkstoff zu erforschen und durch gezielte Legierungsbeimengungen von etwa Metallen die Eigenschaften des Werkstoffs für die jeweiligen Anforderungen zu optimieren, um beispielsweise Technologien für leichtere Flugzeuge und Autos zu entwickeln. Besonders für Elektro- und Hybridfahrzeuge ist der Werkstoff Magnesium interessant, weil geringe Gewichte eine Erhöhung der Reichweite mit Elektroantrieb bedeuten.

Neben dem Helmholtz-Zentrum-Geesthacht wird e-gnition von zahlreichen anderen Kooperationspartnern aus der Wissenschaft und Industrie unterstützt. Mit dem Engagement aller Partner ist es den Studenten der Technischen Universität Hamburg-Harburg gelungen, den neuen Rennwagen einer Abspeckkur von insgesamt 50 Kilogramm zu unterziehen.

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Dr. Torsten Fischer

Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

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