TU Darmstadt Racing Team e.V. – Mobile Messdatenerfassung mit HBM-Dehnungsmessstreifen und QuantumX

Das TU Darmstadt Racing Team (DART) ist eine studentische Hochschulgruppe der Technischen Universität Darmstadt und nimmt seit 2005 an dem internationalen Konstruktionswettbewerb Formula Student teil. Dabei arbeiten Jahr für Jahr Studierende aus verschiedensten Fachbereichen daran, einen elektrisch betriebenen Formel-Rennwagen selbstständig zu entwickeln, zu fertigen und damit gegen andere Teams aus der ganzen Welt anzutreten.

Getrieben von der Leidenschaft für Motorsport soll auch in der Saison 2020 ein neuer Rennwagen entwickelt werden. Im September 2019 startete DART mit der Unterstützung durch HBM ein Projekt zur Validierung und Analyse des Fahrwerks mit HBM-Equipment. Um die in den Querlenkern und Spurstangen wirkenden Kräfte während der Fahrt zu erfassen, wurden Dehnungsmessstreifen (DMS) installiert und das Testfahrzeug mit entsprechender Elektronik ausgestattet. Diese Daten stellen die Basis für künftige Entwicklungen dar und sollen der Optimierung des Fahrwerks dienen.


Dehnungsmesstreifen

Für die Versuche wurden DMS des Typs XY7 eingesetzt und als Poisson Halbbrücke verschaltet, wodurch die Aufnahme von Zug- und Druckkräften bei gleichzeitiger Temperaturkompensation möglich war. Querlenker und Spurstangen dieser Art werden ausschließlich für die Aufnahme von Zug- und Druckkräften ausgelegt. Nach der Installation wurden die DMS mit speziellen Messleitungen verkabelt und bei einem Darmstädter Institut kalibriert. Die Dehnungsmessstreifen wurden mit dem HBM-Abdeckmittel SG250 geschützt, als Messkabel wurde ein HBM-Kabel (Bestell-Nr.: 4-3301.0151) verwendet. Die DMS wurden zusätzlich zugentlastet und mit Abdeckband geschützt.


Messelektronik

Für die Erfassung und Aufzeichnung der Daten wurden QuantumX Modul MX1615B sowie der Datenrekorder CX22 eingesetzt. Die Module wurden im Fahrzeug fixiert und über Firewire miteinander synchronisiert. Insgesamt wurden 13 Kanäle parallel verwendet.


Ergebnisse

Nach Einrichtung und Inbetriebnahme sämtlicher Hard- und Software erfolgten Testläufe auf einem Flugplatz, wobei verschiedene Test-Tracks aufgebaut wurden. Um möglichst nah an den Bedingungen der Formula Student zu testen und die maximalen Belastungen zu identifizieren, wurden Schikanen mit schnellen Lastwechseln und langgezogene Kurven gefahren.

Beispielsweise entsprachen die während des Tests aufgenommenen Maximalkräfte in der Lenkstange auf der rechten Seite für Zug 1702 N und für Druck 961 N. Durch Abgleich der Mess- und Kameradaten konnte zusätzlich evaluiert werden, welchem Lastfall diese Werte entsprechen. Die maximale Zugkraft wurde während Übersteuerns in einer schnellen Linkskurve und die maximale Druckkraft in einer weiten Rechtskurve bei hoher Geschwindigkeit gemessen.

 

Darüber hinaus wurden die Kräfte beim Lenken im Stand aufgezeichnet, wobei eine Maximalkraft 1300 N gemessen werden konnte.

DART konnte durch die Unterstützung von HBM viele weitere Messdaten sammeln, die als Grundlage für die weitere Entwicklung gesehen werden. In der kommenden Saison sollen diese Ergebnisse beispielsweise für die Optimierung sämtlicher Querlenker und Spurstangen sowie für die Auslegung eines Lenkaktors zum autonomen Fahren für die Formula Student Driverless verwendet werden.

Ausblick

In Zukunft sind weitere Tests mit HBM-Equipment geplant. Denkbar sind beispielsweise weitere Optimierungsiterationen an den Querlenkern und Spurstangen, die Erschließung völlig neuer Konzepte mit Querlenkern aus Verbundwerkstoffen oder die Dehnungs- bzw. Verformungsanalyse an anderen Teilen des Fahrwerks.

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