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Use Case / Showcase

Mit Vollgas in die Zukunft

Elon Musks „Hyperloop“ ist ein Hochgeschwindigkeitszug, der in Vakuumröhren fast Schallgeschwindigkeit erreicht. Das TUM Hyperloop-Team der TU München siegte in allen vier Wettbewerbsrunden seit 2015. Die jungen Erfinder wurden beim Bau der Pods von toolcraft mit Bauteilen unterstützt.

Die Ausgangslage: Vorwärts durch Innovation und technische Exzellenz

TUM Hyperloop wurde gegründet, um am Wettbewerb „SpaceX Hyperloop Pod Competition“ teilzunehmen und das Hyperloop-Transportsystem weiterzuentwickeln. Das Team baut Prototypen im kleinen Maßstab, um wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen. Jährlich mussten Optimierungen und neue Konzepte für Subsysteme entwickelt werden, um der Konkurrenz voraus zu bleiben. Dabei entstanden ein neues Antriebskonzept und ein einzigartiges Bremssystem. Toolcraft unterstützte das Team maßgeblich, indem es präzise und schnell mehrere Versionen von Antriebsrädern, Antriebswellen, Bremskörpern und -zylindern fertigte. Diese Unterstützung ermöglichte die frühzeitige Erprobung von Prototypen und weitere Design-Iterationen.

Die Herausforderung: Höchstleistungen gefordert

Die Kapsel der TU München konnte ihre Höchstgeschwindigkeit in jedem Wettbewerb steigern. Dabei muss der Pod in knapp zwei Sekunden zum Stillstand kommen, um das Röhrenende nicht zu durchbrechen. Dafür haben die Studenten ihren Hyperloop-Pod kontinuierlich überarbeitet, wobei sie von toolcraft als Sponsor begleitet und mit Bauteilen für die eigens entwickelten Bremsen beliefert wurden. Das für den Wettbewerb 2019 eingesetzte „normally closed design“ bietet eine deutlich höhere Ausfallsicherheit des Systems. Es besteht aus acht doppeltwirkenden Zylindern. Eine Kammer wird als pneumatische Feder verwendet, während durch die anderen die Bremse ausgelöst und geöffnet wird. Die gesamte Bremskraft beläuft sich auf 8.250 N. Um Gewicht zu sparen und gleichzeitig Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen, wurde die Geometrie bei jeder Iteration komplexer, wodurch sich die Herstellung der Bremsteile aufwendiger gestaltete.

Die Vorgehensweise: Mit Vollgas in die Zukunft

  • Zusammenstellung eines Projektteams im Bereich Drehen und Fräsen
  • Bestehende Konstruktionsdaten wurden optimiert
  • Für den Wettbewerb 2019: Fertigung der Bauteile (Bremszylinder und Bremskörper) aus Titan
  • Bremszylinder: tiefe Gewindebohrungen und Außenpassdurchmesser (Rundheit des Durchmessers)
  • Bremskörper: tiefe Konturtaschen mit engen Bearbeitungsradien, sowie diverse vertiefte Passungen und Innennuten mit Passmaßen

Das Ergebnis: Perfekt gerüstet für die Wirklichkeit

Die Bauteile aus Titan sparen insgesamt 800 g Gewicht ein. Die Bremsen ermöglichen eine Bremsbeschleunigung von über 8 g, wodurch der Bremsweg auf 200 m reduziert werden kann. Im Juli 2018 erreichte die Kapsel der TU München eine Höchstgeschwindigkeit von 467 km/h, die schnellste Geschwindigkeit, die jemals mit einem Hyperloop erreicht wurde. 2019 versuchten die Studenten, halbe Schallgeschwindigkeit zu erreichen. Leider brachten verstärkte Unregelmäßigkeiten im Schlussdrittel des Fahrweges den Pod in eine betriebliche Notsituation. Die völlige Zerstörung des Pods war nicht ausgeschlossen, das „normally closed design“ der Bremsen rettete jedoch den Prototyp und brachte ihn zum sicheren Stillstand. Zwar blieben sie mit 482 km/h noch deutlich unter der geplanten Geschwindigkeit, hatten jedoch erneut den schnellsten Pod und gewannen damit zum vierten Mal in Folge den Wettbewerb.

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