Der „Hyperloop“ stammt aus der Feder von Elon Musk, der namhafte Firmen wie Tesla oder SpaceX gegründet hat. Hinter diesem Konzept, das der Erfinder 2013 vorstellte, verbirgt sich ein Hochgeschwindigkeitszug, der sich gleitend durch eine Vakuumröhre bewegt und Menschen in Kabinenkapseln (Pods) mit annähernd Schallgeschwindigkeit (1200 km/h) an ihr Ziel bringen soll. 2015 rief Musk einen internationalen Wettbewerb ins Leben, bei dem Studententeams mit ihren selbst entwickelten Pods gegeneinander antreten. Das Team TUM Hyperloop, bestehend aus Studenten der TU München, siegte bei allen bisher stattgefundenen vier Runden des Wettbewerbs mit dem schnellsten Prototyp. Die jungen Erfinder wurden beim Bau der Pods bereits einige Male von toolcraft mit Bauteilen unterstützt.
Kunde:
TU München
www.tumhyperloop.de
Die Ausgangslage:
Vorwärts durch Innovation und technische Exzellenz
TUM Hyperloop wurde gegründet, um an dem Wettbewerb „SpaceX Hyperloop Pod Competition“ teilzunehmen und die Idee des Transportsystems Hyperloop weiter voranzutreiben. Das erreicht das Team durch den Bau von Prototypen in kleinem Maßstab; so können bereits im Vorfeld wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden. Jedes Jahr mussten sie Optimierungen durchführen und auch komplett neue Konzepte für Subsysteme des Fahrzeuges entwickeln, um immer vor der Konkurrenz im Wettbewerb zu bleiben. Im Laufe der Zeit wurden für die Kapsel ein neues Antriebskonzept und ein einzigartiges Bremssystem entwickelt. Toolcraft konnte das Team in den letzten Jahren dabei maßgeblich unterstützen, indem sie mehrere Versionen von Antriebsrädern und Antriebswellen sowie Bremskörper und -zylinder präzise und schnell fertigten. Dadurch wurden eine frühzeitige Erprobung von Prototypen und weitere Design-Iterationen ermöglicht.
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.
