Verbindungstechnik im Leichtbau So befestigen Weltmeister

Redakteur: Luca Meister

An der Technischen Universität Graz tüftelt und baut die mehrfach ausgezeichnete Studentengruppe Tera TU Graz am Elektrofahrzeug «Ibex». 2016 wird sich der Prototyp auf der Strasse bei der E-Via-Rallye beweisen. Bei den Befestigungen von Carbon-Monocoque, Sicherheitsgurten und Sitzen geht man innovative Wege.

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So verstärken Keenserts Gewinde in Carbon-Werkstoff.
So verstärken Keenserts Gewinde in Carbon-Werkstoff.
(Bild: KVT)

Im untersten Geschoss in der Inffeldgasse 25, einer Aussenstelle der Technischen Universität Graz, ist ein rohes Fahrgestell aufgebockt. Die Studentengruppe Tera TU Graz baut hier «Ibex», ein sportliches und supereffizientes Zwei-Personen-E-Mobil. Läuft alles nach Plan, wird der Prototyp neben BMW, Tesla und anderen namhaften Automobilmarken an der E-Via-Rallye an den Start gehen. Die TU Graz und ein umfangreiches Partnernetzwerk unterstützen die angehenden Maschinenbauer und Techniker. In der Befestigungstechnologie bringt KVT-Fastening sein Know-how ein und sponsert ein Materialpaket mit 200 «Keenserts»-Gewindeeinsätzen, 100 Blindnietmuttern und 100 «Bighead»-Befestigern. «Gemeinsam mit KVT-Fastening verwenden wir bei Ibex hauptsächlich innovative Bauteile. Daher setzen wir auch neue Verbindungs- und Befestigungstechnologien ein», sagt Michael Semper, Sprecher des Teams Tera TU Graz.

400 Kilogramm Eigengewicht

Die Partnerschaft zwischen Tera TU Graz und KVT-Fastening besteht bereits seit einigen Jahren. Schon beim E-Mobil Fennek, dem Weltmeister in der Kategorie Energieeffizienz beim Shell Eco-Marathon 2011 und 2014, lieferte der Verbindungsexperte Material. Bei Ibex stehen nun die Beratung und Weiterentwicklung für Lösungen im Leichtbau im Vordergrund. «Die Befestigungsspezialisten von KVT-Fastening setzen sich mit unseren speziellen Anforderungen auseinander, zeigen uns Möglichkeiten auf und entwickeln neue Technologien, die den hohen Anforderungen der Strassenzulassung entsprechen», sagt M. Semper. Mit dem Ibex baut das Team einen für den Strassenverkehr zugelassenen Prototypen, der 2016 bei der E-Via-Rallye in der Fahrzeugklasse L7e teilnehmen soll. Das E-Mobil wird mit einem Eigengewicht von nur 400 Kilogramm (ohne Batterien), einer Reichweite von 250 Kilometern und 130 Stundenkilometer Höchstgeschwindigkeit auf der 370 Kilometer langen Rennstrecke an den Start gehen.

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Entscheidend und anspruchsvoll: In CFK sicher befestigen

Um solch ein Leichtgewicht auf die Strasse zu bringen, setzt das Team auf das «schwarze Gold» der Automobilindustrie. Das Monocoque des Ibex aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) bildet die Fahrgastzelle und wiegt gerade mal 65 Kilogramm. An dieser leichten Schale müssen im Innenraum die beiden Fahrersitze, Sicherheitsgurte sowie die Halterung für den Feuerlöscher montiert werden. «Jede Bearbeitung der Carbon-Formschale stellt eine Sollbruchstelle dar und verursacht einen Verlust an Festigkeit und Steifigkeit, was letztendlich die Sicherheit des Fahrers gefährdet», erklärt Herbert Spatzenegger, Ex-Tera-Mitglied und heute Berater der Gruppe in Sachen Monocoque. Mithilfe der Bighead-Lastenträger und der Keenserts-Gewindeverstärkungen von KVT-Fastening sind belastbare Verschraubungsmöglichkeiten in CFK-Konstruktionen möglich. Das hat sich bereits bei vielen Anwendungen bewährt.

Bionik bringt ausgezeichnete Kraftleitung

Um für die sicherheitsrelevanten Teile im Innenraum belastbare Anschlussstellen zu schaffen, werden die Bighead-Befestiger direkt in die Matrix des Carbon-Sandwich-Panels eingelegt und einlaminiert. So können sie enormen Kräften standhalten, die bei einem Aufprall oder bei Notbremsungen auf der Strasse entstehen. «Um eine ausgezeichnete Kraftleitung zu erzielen, greifen wir auf bionische Prinzipien zurück und legen die Faserverstärkung so um jedes Befestigungsteil wie Baumfasern einen Ast umschliessen, der aus dem Stamm wächst», erklärt H. Spatzenegger. Nach dem Laminieren härten die Carbon-Schale und Verbindungsteile zu einer sicher verbundenen Fahrgastzelle, dem Monocoque, aus.

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