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Gokart mit Brennstoffzelle

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Gokart am Andreae Gymnasium

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Nach vielen Jahren Projektmitgliedschaft hatten wir nun die Chance, unser vollelektrisches „Gokart 2.0“ am Andreae Gymnasium den Oberstufen-Physikkursen vorzustellen.

Mit einer Präsentation zur Projekt-Historie, den technischen Daten und dem Aufbau des Antriebsstrangs konnten wir den rund 35 interessierten Schülerinnen und Schülern die Entwicklung unseres Elektrofahrzeugs näherbringen. Neben unserem Gokart brachten wir einige Gegenstände wie Hochvolt-Steckverbinder, Batterie-Nickelstreifen und 3D-Druck-Teile aus unserem Inventar zum Anfassen und Begutachten mit.

Mit dem Gokart erstmals in einem fahrfertigen Zustand hatten wir die Möglichkeit, jede einzelne Komponente der Batterie- und Leistungselektronik am aufgebauten Fahrzeug zu erklären. Neben den erforderlichen physikalischen Rechnungen gingen wir auch auf die zahlreichen Probleme und „Lessons Learned“ ein, die uns im Laufe der Entwicklung begegneten.

Die Weiterentwicklung der ersten Version unseres Elektro-Gokarts übertrifft dessen Leistung durch zwei 4,5 kW Radnabenmotoren im Heck und eine selbst entwickelte 256 Zellen Lithium-Ionen-Batterie mit bis zu 30 kW Spitzenleistung um ein Weites. Ein über der Batterie verbautes Batterie-Management-System (BMS) überwacht und regelt die elektrischen Ströme und Spannungsunterschiede im Batteriepack. Die am Vortag frisch montierten breiteren Felgen und dazu passende neue Reifen verbesserten die Traktion beim Bremsen und Beschleunigen sowie bei sportlichen Kurvenfahrten merklich.

Wir bedanken uns bei Patrick Dengler für die Organisation des Termins und die Gelegenheit, den Schülerinnen und Schülern des Andreae Gymnasium einen Einblick in unser Projekt geben zu können.

 

Tom Hahn, Jakob Ferch und Leonard Laisé

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Mars Rover auf Erkundungstour

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Auch dieses Jahr war das AEROSPACE LAB wieder als Aussteller auf dem Tag der Wissenschaft an der Universität Stuttgart dabei.

Girls Robotik demonstrierte Ihren Lego-Mindstorms-Roboter, der die Aufgaben der diesjährigen „First Lego League” absolvierte. Außerdem war Robotik II mit dem Greifautomat, der einem Spielautomaten nachempfunden ist, wieder dabei. So hatten die Messebesucher die Möglichkeit, ihr Geschick unter beweis zu stellen, und sich einen kleinen Snack zu angeln.

Die beiden Marsrover der Gruppe Space Robotics konnten ebenfalls bestaunt werden. Die Neuentwicklung „NEON” drehte ihre Runden auf dem Universitätsgelände und zog dabei viele Blicke auf sich. Über eine Stereokamera, die später einmal für die Umgebungserkennung und Navigation von „XENON” eingesetzt werden soll, konnten sich die Besucher dreidimensional im Raum erfassen lassen.

Das Team des AEROSPACE LABs, das beim diesjährigen CanSat-Wettbewerb in Bremen den vierten Platz belegte, war auch vertreten. Ihr Satellit „Space Ravioli” war ebenfalls zu sehen.

Die Gruppe Gokart mit Brennstoffzellenantrieb stellte ihre Brennstoffzelle sowie ihr Li-Ionen-Akkupack vor. Beide Komponenten sind notwendig, um ihr neuestes Projekt zum Fahren zu bringen.

Am Stand der Flugrobotiker war das aktuelle Projekt der Gruppe, ein Motorsegler mit Solarzellen auf den Tragflächen, zu sehen. Im Hinblick auf die Zukunft der Luftfahrt entwickelten sich hier viele interessante Gespräche mit den Messebesuchern.

Das AEROSPACE LAB freut sich auf den Tag der Wissenschaft 2024!

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Besuch der Rotarier im LAB

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Bereits seit über zwei Jahren war ein Besuch des Rotary Club Nagold-Herrenberg im AEROSPACE LAB geplant. Pandemiebedingt war dies nicht möglich, so dass der Vorsitzende des Jugendforschungszentrums, Hans-Joachim Drocur, im Januar 2021 in einem Online-Vortrag über die Arbeit im LAB berichtete. Nun war es endlich soweit, dass auch ein persönlicher Rundgang durch die Räumlichkeiten in der Berliner Straße stattfinden konnte. Am Montag, 24. April, durften der Vorsitzende, die operative Leiterin des LABs, Sieglinde Berger und einige BetreuerInnen und ProjektteilnehmerInnen eine Gruppe von ca. 20 Rotariern begrüßen.

Hans-Joachim Drocur bedankte sich zunächst für die langjährige Unterstützung durch den Rotary Club und erläuterte nochmals kurz die Historie des Vereins und die mit der Gründung implizierten Zielsetzungen.

Im Mittelpunkt stand die Präsentation einiger Projekte durch TeilnehmerInnen und Betreuer.
Die Flugrobotik-Gruppe informierte und zeigte ihr Leichtbauflugzeug und beschrieb auch die noch ungelösten Probleme, etwa bei der Verarbeitung und Verschaltung der Solarzellen auf den Tragflügeln.
Lorenz Bredl führte durch die Werkstatt und erläuterte die verschiedenen Maschinen, die zu handwerklichen Tätigkeiten wie Bohren, Fräsen, Drehen, Sägen gebraucht werden.
Lorenz stellte später auch noch das Projekt „Bau eines 3D-Druckers“ vor, mit dem er, zusammen mit Tobias Freudenmann, am Jugend-forscht-Wettbewerb teilgenommen hat.
Julian Heinzel stellte die einzelnen Academies vor und zeigte insbesondere die Elektronikwerkstatt. Als Betreuer war er auch maßgeblich am CanSat- Wettbewerb beteiligt, bei dem ein selbstgebauter Satellit in Cola-Dosen-Größe etwa  650m hochgeschossen wird und beim Herabsinken verschiedene Luftparameter misst.
Sehr beeindruckt zeigten sich die Rotarier vom Marsrover-Modell, dessen Planung und Realisierung von Max Köppl vorgestellt wurde. Ein großer Schwerpunkt im LAB bildet die Robotik. Hier werden Roboter mit unterschiedlichen Sensoren ausgestattet und anschließend programmiert.

Den Abschluss des Rundgangs bildete die Präsentation der Gokart-Gruppe. Ingfried Becker, Tom und Leon Hahn erklärten den Aufbau des Gokarts 2.0, das mit einem selbstgebauten Akku angetrieben wird. Zukünftig sollen diese Akkus durch eine Brennstoffzelle, die auf dem Gokart angebracht wird, geladen werden um die Reichweite zu erhöhen (range extender). Den benötigten Wasserstoff will die Gruppe durch Elektrolyse herstellen.

Nach diesen Präsentationen wurde noch ausgiebig diskutiert und gefachsimpelt, was bei dem von den Rotariern mitgebrachten Büffet und Getränken besonders angenehm war.
Dabei stellte Präsident Thomas Danner den Rotary Club Nagold-Herrenberg vor und zeigte sich sehr beeindruckt von der Arbeit im LAB. Viele der BesucherInnen waren vor allem begeistert vom Engagement, dem Enthusiasmus und den Sachkenntnissen der Betreuer und ProjektteilnehmerInnen.

Verein und Club möchten auch in Zukunft eng zusammenarbeiten.

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Messe. Mobilität. MdB Besuch.

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Brennstoffzellen-Gokart-Gruppe auf der i-Mobility in Stuttgart

Das Beantworten fachlicher Fragen rund um die Brennstoffzellen-Technologie, die Demonstration von Gokart-Funktionen oder der Austausch über zukunftsfähige Mobilitätskonzepte gehören gewiss nicht zu den alltäglichen Aufgaben von Schülerinnen und Schülern des AEROSPACE LAB Herrenberg – erst recht nicht, wenn sie inmitten der Osterferien erbracht werden. Anders war das während des Messeauftritts der Brennstoffzellen-Gokart-Gruppe auf der i-Mobility: Auf Einladung des Ministeriums für Verkehr Baden-Württemberg durfte das Team und seine Betreuenden vom 13.-16. April 2023 seine Arbeit an einem eigenen Messestand auf der Fachmesse für intelligente und nachhaltige Mobilität präsentieren.

Just in Time wurde hierfür das Gokart 2.0 fertiggestellt und erstmalig fahrtauglich einer breiten Öffentlichkeit vorgestellt. Mit seinen beiden je 4,5 Kilowatt starken Radnabenmotoren übersteigt es die Leistungsfähigkeit des ersten E-Gokarts bei Weitem. Interessierte Blicke zog vor allem das von den Schülerinnen und Schülern selbst konzipierte und selbst aufgebaute Akkusystem, bestehend aus 256 einzelnen Lithium-Ionen-Zellen. Bei einer Gesamtkapazität von rund 3 Kilowattstunden liefert es die Energie um über 60 Minuten elektromobilen Fahrspaß zu generieren, der bei einer Spitzengeschwindigkeit von gut 70 km/h definitiv aufkommt.

Zahlreiche Fachgespräche entstanden auch rund um das ebenfalls ausgestellte Brennstoffzellensystem, das ebenfalls pünktlich zum Messeauftritt mit einer neuen Steuereinheit ausgestattet werden konnte. Mithilfe dieses Brennstoffzellen-Stacks, einer Kombination von in Reihe geschalteten Einzelbrennstoffzellenmembranen, soll das E-Gokart in seiner Fahrreichweite optimiert werden. Ein solches Range-Extender-Prinzip kommt auch in der professionellen Fahrzeugtechnik zum Tragen und lädt die Akkus während des Fahrbetriebs kontinuierlich nach.

Neben der Präsentation für Besuchende bot sich den Schülerinnen und Schülern auf der Messe natürlich auch die Möglichkeit für einen „Blick über den Tellerrand“. Im Austausch mit studentischen Gruppen, die ebenfalls an Modellfahrzeugen forschen und Herstellern von elektrifizierten Zwei- und Lastenrädern ergaben sich so auch interessante Impulse, die in die künftigen Überlegungen und Planungen der Gokart-Gruppe mit einfließen werden. Auch konnten Kontakte zu technischen Kooperationspartnern geknüpft werden.

Dass der Gokart und das Brennstoffzellensystem die Blicke und das Interesse der Besuchenden der i-Mobility auf sich zog, war durchaus zu erwarten. Dass unsere Arbeit von zahlreichen Fachleuten aus dem Bereich der Elektromobilität interessiert unter die Lupe genommen und dass das Messeteam mit detaillierten Fachfragen von Ingenieuren und Wissenschaftlern konfrontiert wurden eher nicht. Eine Bestätigung der Arbeit des AEROSPACE LABs und des Gokart-Teams im Speziellen ist diese Tatsache allemal. Abgerundet wurde der Messeauftritt durch den Besuch von Matthias Gastl, Mitglied im Ausschuss für Verkehr und digitale Infrastruktur und bahnpolitischer Sprecher der Bundestagsfraktion Bündnis 90/DIE GRÜNEN, am Samstagvormittag. Dass auch die politische Fachwelt an unserer Arbeit Interesse zeigte, erfüllte das gesamte Team mit einem gewissen Stolz. Gerne kommt das AEROSPACE LAB deshalb seinem Wunsch nach, ihm den Termin der Freiluft-Jungfernfahrt des Gokarts zu übermitteln.

Thomas Epple

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Präsentation des Gokarts beim /H&B/ Familientag 2022

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Anlässlich des /H&B/ Familientags hat das Team „Gokart mit Brennstoffzelle“ am Samstag den 17. September einen kleinen Stand auf dem Festgelände aufgebaut und Interessentinnen und Interessenten einen direkten Einblick in den Fortschritt des Projekts und die Technik des Karts gegeben. Während die Erwachsenen sich nach der Batterie-Elektronik und den Leistungsdaten des Gokarts erkundigten, hatten die Kinder währenddessen viel Freude daran, selbst einmal auf dem Fahrersitz Platz zu nehmen und eine Runde durch die Gegend geschoben zu werden.
Nicht weit von unserem Stand fand das offizielle „/H&B/ Seifenkistenrennen“ statt, bei dem die Teilnehmer mit der besten Zeit tolle Preise bei der abendlichen Preisverleihung im Festzelt gewinnen konnten. Wer mehr über die Firma und ihre Produktion erfahren wollte, für den gab es die Möglichkeit, an Führungen durch die Hallen von /H&B/ teilzunehmen. Im Festzelt schenkte ein Roboter-Arm Getränke ein und man saß gemütlich bei gutem Essen zusammen.
Als dann nach einer leckeren Stärkung wieder Energie da war, trauten sich einige mutige Kinder auf den eigens für den Familientag aufgestellten Kletterturm, der einen super Ausblick über das Gelände versprach.
Wir haben uns sehr darüber gefreut, den Besucherinnen und Besuchern des Familientags ihre Fragen zum AEROSPACE LAB und unserem Projekt zu beantworten und bedanken uns bei /H&B/ für das gelungene und tolle Fest.

– Robin, Leon, Tom, Ingfried und Leonard vom Team Gokart mit Brennstoffzelle

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Exkursion zu unserem Sponsor /H&B/ Electronic

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Nach einigen Jahren hatte nun die Gokart-Projektgruppe des Jugendforschungszentrum AEROSPACE LAB am 6. September wieder die Möglichkeit, das Firmengelände ihres Sponsors /H&B/ Electronic in Deckenpfronn zu besichtigen. /H&B/ ist ein international agierender und zertifizierter Hersteller von hochpräzisen Bauteilen für die Elektromechanik, Industrieelektronik, Medizintechnik und anderen wegweisenden Technologien.
Nach einer kurzen Anfahrt aus Herrenberg trafen sich vor dem Firmengelände Teilnehmer und Betreuer der Gokart Projektgruppe, sowie Sieglinde Berger, Leiterin des AEROSPACE LAB und Joachim Drocur, Vorsitzender des AEROSPACE LAB und wurden von Geschäftsführer Hans Böhm herzlich begrüßt. Geführt von Robin Leukhart, Betreuer im AEROSPACE LAB und Mitarbeiter sowie Ausbilder der Firma /H&B/, begab sich die Gruppe in das Firmengebäude.
Nach einer kurzen Sicherheitseinweisung wurden Ihnen die einzelnen Schritte der Produktion gezeigt. Vom Rohblech, aufgerollt auf einer großen Trommel, durch die Stanzmaschine bis hin zum fertigen Steckeinsatz. Die Steckeinsätze werden anschließend, je nach Stecker entweder nach oder während dem Spritzguss in den Stecker eingebracht. Einige Stecker sind so komplex, dass zwei mal gespritzt werden muss. Die Spritzgussmaschinen arbeiten vollautomatisiert und brauchen wenig Aufmerksamkeit von den Mitarbeitenden.
Im Anschluss wurden verschiedene Verfahren und Messgeräte zur Qualitätssicherung vorgestellt, wie unter anderem ein vollklimatisierter Raum, in welchem die Prüfkörper mehrere Stunden eingelagert werden müssen bevor sie überprüft werden können, um die Ausdehnung unter Temperatur zu berücksichtigen. Auch können mehrere Jahreszyklen simuliert werden, um für den Automobilgebrauch eine Langlebigkeit zu garantieren. Für den tieferen Einblick werden die Stecker in Harz eingegossen und bis zu einer gewünschten Tiefe aufgeschliffen.
Als letzte Station wurde die Gruppe in das Untergeschoß einer Halle der Firma geführt, wo der neue Metall 3D Drucker, die neueste Investition der Firma /H&B/, stand.
Beeindruckt von der Führung wurde den jungen Schülern und Betreuern in einem Vortrag ihre beruflichen Möglichkeiten und Weiterbildungsmöglichkeiten im Familienbetrieb vorgestellt.
Wir vom AEROSPACE LAB bedanken uns ganz herzlich für die gelungene Führung und den tiefen Einblick in das Produktionsgeschehen und freuen uns, die Firma /H&B/ in Zukunft erneut zu besuchen.
– Tom Hahn, Betreuer Gokart Projekt