Fahrwerk: Entwicklung einer Vollcarbon-Felge

In Form einer Abschlussarbeit wurde für einen Rennboliden eine 10-Zoll-Vollcarbon-Felge entwickelt. Bisher wurde auf eine Kauflösung aus Magnesium zurückgegriffen. Durch den Einsatz von Kohlenstoff-faserverstärktem Kunststoff und dessen vorteilhaften Verhältnis zwischen Masse und Steifigkeit konnte das Gewicht der Felge um mehr als 30% reduziert werden, ohne negative Auswirkungen auf die Fahrdynamik befürchten zu müssen.

Der Gewichtsvorteil hat hier besonders positive Auswirkungen auf die Reduzierung der ungefederten und rotierenden Massen, sowie die Senkung der Massenträgheitsmomente. Dadurch wird die Trägheit der Räder verringert, wodurch die Fahreigenschaften positiv beeinflusst werden. Der Sicherheitsfaktor der Felgen konnte ebenfalls erhöht werden im Vergleich zu Felgen, bestehend aus Aluminium oder Magnesium, da CFK eine bessere Stoßfestigkeit aufweist. Außerdem kann eine bessere Energieabsorption verzeichnet werden. Abgerundet wird das Konzept der Carbonfelge durch bessere Ermüdungseigenschaften.

Mithilfe der Simulationssoftware Ansys wurde eine umfangreiche Simulation aufgebaut, um den Lagenaufbau in Form, Orientierung und Reihenfolge zu optimieren. Der finale Aufbau variiert hier zwischen 8 – 16 Lagen. Dieser wurde auf Zug, Druck und Ermüdung, sowie Knicken und unter Rücksichtnahme der Sicherheitskriterien untersucht, um ein möglichst sicheres und leichtes Produkt mit ausgezeichneten Steifigkeitswerten zu erhalten. Das Besondere an einem Drei-Speichen-Felgenkonzept sind die hohlen Speichen, welche im Felgenbett geöffnet sind.

Für die Fertigung wird ein Prepreg-Autoklav-Verfahren eingesetzt. Hierbei wird eine zweiteilige Epoxidform verwendet, welche auch für die Temperaturen des Autoklavs geeignet ist. Die Form wurde eigenständig von Mitgliedern des Mainfranken-Racing-Teams gefräst und für das Laminieren vorbereitet. Die verschiedenen Carbonlagen werden in die Form gelegt und mithilfe eines Vakuumsacks in die Form gepresst. Im Autoklaven wird die Felge dann unter Hitze und Druck ausgehärtet. Ein erster Prototyp konnte durch die Unterstützung von „all ahead composites GmbH“ bereits gefertigt werden.