22.10.2020 | Im Fokus

PB Swiss Tools zuvorderst dabei im Hyperloop-Rennen

In weniger als einer Stunde eine Distanz von Basel nach Rom am Boden zurücklegen – dies ist das Ziel der von Elon Musk voran getriebenen Hyperloop-Idee, an welcher Unternehmen und Hochschulen weltweit arbeiten. Fasziniert von dieser innovativen Vision unterstützt PB Swiss Tools das top motivierte Schweizer Team aus Studierenden der ETH Zürich mit Präzisionswerkzeugen. Dank technologischen und handwerklichen Höchstleistungen ist der Swissloop Pod bei der letzten internationalen Hyperloop Pod Competition auf den zweiten Platz gerast. Nun wurde im Switzerland Innovation Park vom diesjährigen Team der nochmals entscheidend optimierte Pod 2020 vorgestellt.

Swissloop – der erfolgreiche helvetische Beitrag zu Hyperloop  
Die Idee ist eigentlich bestechend einfach: Güter und Personen in einer Kapsel mit rund 1'000 km/h widerstandslos durch eine nahezu luftleere Röhre zu schicken – ähnlich wie bei einer Rohrpost. Doch die enormen Herausforderungen zeigen sich erst in der Praxis. Es gilt, das Verhältnis zwischen Gewicht, Leistung und Bremskraft zu optimieren und die Stabilität selbst bei hoher Geschwindigkeit zu gewährleisten. Letztlich entpuppt sich aber auch die Antriebstechnologie als zentrales Thema. Hier gilt es, scheinbar Bewährtes völlig neu zu denken und nicht der Versuchung der schnellen (Schein-)Lösung zu erliegen. Diese augenfälligen Parallelen zur Innovationsphilosophie von PB Swiss Tools haben uns denn auch motiviert, das Projekt grosszügig zu unterstützen.

LIM – zugunsten des langfristigen Fernziels auf schnelle Erfolge verzichtet
Statt wie die Mitbewerber mit einem konventionellen Elektromotor auf einen schnelllebigen Speederfolg zu setzen, hat sich die Swissloop-Crew bereits 2019 entschieden, einen eigenen, für die langfristige Praxisanwendung prädestinierten Linearen Induktionsmotor (LIM) zu entwickeln. Die Verleihung des Elon Musk Innovationspreises und die Platzierung als schnellster mit einem LIM angetriebenen Pod hat die Richtigkeit dieser Zukunftsstrategie eindrücklich bestätigt. Zwar werden Antriebssysteme auf Basis von wandernden Magnetfeldern vereinzelt bereits bei modernen Bahnen in Freizeitparks eingesetzt. Doch auch wenn der Entwicklungsprozess für den hochkomplexen berührungsfreien Pod-Antrieb bisweilen ebenfalls einer Achterbahnfahrt geglichen hat, spielt der LIM der ETH-Crew in einer völlig anderen technologischen Liga. Im Vergleich zur Vorgängerversion ist dem Swisslop Team mit dem 2020 Pod nämlich eine Verdoppelung der erreichbaren Höchstgeschwindigkeit gelungen. Und bereits hat sich das Nachfolgeteam formiert, um die Perfektionierung dieser Zukunftstechnologie weiter voranzutreiben. Wieder dabei: die Präzisionswerkzeuge von PB Swiss Tools. 

Vom ESD-Bithalter bis zum DigiTorque V02 – PB Swiss Tools ist mit der ganzen Palette am Start
Die spezifischen Anforderungen an die Werkzeuge für das Pod-Projekt sind sehr hoch. Die drehbaren, nach Schraubprofil codierten Kappen bei den Elektronikschraubenziehern unterstützen beim feinen Justieren von Stellschrauben. Die bis 1000V vollisolierten Slim Schraubenzieher erlauben selbst bei den engen Platzverhältnissen zwischen den Bauteilen ein präzises Arbeiten. Besonders geschätzt werden vom Mechanikteam auch die nach Grösse farbcodierten Winkelschraubenzieher, die mit ihrem extra kurzen 100° Stiftteil und dem Kugelkopf die Komponentenmontage in so kompakter Anordnung oft erst ermöglichen. Mit seiner Möglichkeit, gewünschte Drehmomente beim Anziehen von Schrauben immer wieder präzise zu reproduzieren, ist angesichts der vielen heiklen Materialien wie Aluminium, Carbon oder Plexiglas natürlich auch der DigiTorque V02 ein treuer Teambegleiter geworden. Und darüber, dass vom Mechanikteam in gewissen Phasen strikt mit den ESD-Werkzeugen von PB Swiss Tools gearbeitet wird, sind die Kollegen vom Elektrikteam äusserst dankbar...

Competition Pod oder Baby-Pod – fehlende Spezifikationen boosten die Innovationskraft
Aber was, wenn bei der Stabübergabe von einem Studienjahrgang zum nächsten präzise Vorgaben für den kommenden Wettbewerb fehlen? Wird die neue Strecke 10 km lang? Hat sie gar eine Krümmung? Als schliesslich auch im Dezember 2019 noch keine neuen Spezifikationen seitens der SpaceX Hyperloop Pod Competition vorlagen, entschloss sich die von einem ausserordentlichen Innovationsgeist getriebene Swisslop Crew zu einem mutigen Schritt: Statt einen Competition Pod mit unklaren Vorgaben zu bauen, hat sich das Team mit eigenen Zielsetzungen der Grundlagenforschung, Komponentenentwicklung und Validierung der Systeme gewidmet. Entstanden ist ein voll funktionsfähiger, liebevoll «Baby-Pod» genannter Prototyp in kleinerem Massstab. Entwickelt wurde konsequent modular mit der cleveren Idee, die einzelnen Systeme später zu multiplizieren und den Pod so zu einem Competition Pod skalieren zu können. Schon alleine diese Vorgehensweise verrät einen unkonventionellen Innovationsgeist, den wir auch bei PB Swiss Tools konsequent verfolgen.  

Elektrik vs. Mechanik – durch Aufgabenteilung die Kräfte gebündelt
In Anbetracht der vielen technischen Herausforderungen und der angestrebten Modulbauweise wurden zwei Kompetenzteams gebildet: eines für die elektrischen Systeme, wie LIM, Inverter, Steuerung, Sensorik und Batterie sowie eines für die mechanischen Komponenten wie Fahrwerk, Bremsen, Chassis und Verschalung. Die mit dieser Strategie gegenüber dem Vorgängermodell erzielten Verbesserungen sind signifikant. Mechanisch wurden eine konstruktive Gewichtsreduktion bei der Rippenstruktur von 11 kg auf 2.5 kg sowie eine 40% grössere Bremseffizienz durch das innovative pneumatische System erreicht. Vom Elektrikteam wurde mit 30'000 Codezeilen eine neuartige Software für das Inverter- und LIM-Controlling sowie die Kommunikation der einzelnen Systemkomponenten untereinander entwickelt. Eine ausgeklügelte, zum Teil stark miniaturisierte Sensorik sorgt zudem für die absolute Kontrolle zu jedem Betriebszeitpunkt. Das ganze System ist so komplex, dass 148 Tage Verarbeitungszeit auf dem Hochleistungsrechner der ETH Zürich beansprucht wurden, nur um die Funktionsweise des Linearen Induktionsmotors zu simulieren. Ein herkömmlicher Computer hätte für diese Berechnung sogar gut 17 Jahre gebraucht. 

The Loop must go on – ein Technologieprojekt ist nie ganz fertig
Die Formel-E-Rennfahrerin und Namenspatronin des Swissloop Pods 2020, Simona de Silvestro, hat anlässlich des Reveal Events einen der Erfolgsfaktoren burschikos auf den Punkt gebracht: «Helm auf und Gas geben!» Für das entschlossene Weitertreiben eines Innovationsprojekts ist auch diese Maxime sicher essenziell. Doch wer die «Swissloopers» – wie René Kalt, Direktor des Switzerland Innovation Park, die ETH-Crew augenzwinkernd genannt hat  – live erlebt hat, ist sich gewiss, dass es das Team auch dank seiner Mischung aus studentischem Eifer und hochpräziser Wissenschaftlichkeit mit dem Hyperloop Projekt noch ganz weit bringen wird. Besonders eindrücklich manifestiert sich dies an den komplexen Abläufen der Probefahrten, die letztlich den Lohn der harten Arbeit darstellen. Mit ihren Checklistenroutinen und dem Countdownprozedere stehen sie einem Raketenstart an Spannung und Professionalität in nichts nach. Und immer mit dabei an der Teststrecke, die liebgewonnenen Werkzeuge von PB Swiss Tools. Denn: es gibt immer etwas zu perfektionieren. 

 

Informationen zu Swissloop:
Swissloop ist ein studentischer Verein mit dem Ziel, die Erforschung und Weiterentwicklung der Vakuumtransport-Technologie und ihre Anwendung in der Praxis voranzutreiben. Dieses neuartige System hat das Potential, Menschen und Güter effizienter und schneller zu transportieren. Um einen Beitrag zur Gestaltung dieses neuen Verkehrsträgers zu leisten, entwickelt und baut Swissloop Prototypen von Transportkapseln – sogenannte „Pods“. Darüber hinaus soll Swissloop die Öffentlichkeit auf die Auswirkungen dieser Technologie auf unseren Alltag und die Zukunft von nachhaltigem Transport sensibilisieren.

Quelle Fotos: Swissloop Daniel Winkler, ETH und Linus Folini, Swissloop

 

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