Infrarot-Thermometer und IR-Kamera optimieren Rennwagen

Herausforderungen bei der Messung von Brems- und Reifentemperaturen

Formula Student ist einer der anspruchsvollsten studentischen Ingenieurwettbewerbe weltweit. Teams auf der ganzen Welt entwickeln jedes Jahr neue Rennwagen, um diese bei nationalen und internationalen Veranstaltungen zu testen. FaSTTUBe, das Formula-Student-Team der TU Berlin, nutzt moderne Technologien zur Fahrzeugoptimierung, darunter Optris Infrarot-Pyrometer zur Überwachung von Brems- und Reifentemperaturen. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die Temperatur empfindlicher Komponenten wie der Bremsen und benachbarter Bauteile zu kontrollieren. Eine übermäßige Temperatureinwirkung kann zu schwerwiegenden Problemen führen – von Materialermüdung bis hin zu Sicherheitsrisiken. Ohne eine kontinuierliche Temperaturmessung wäre eine gezielte Analyse von Temperaturverläufen und eine Optimierung der Performance nahezu unmöglich.

Die Herausforderung bei den Bremsen besteht darin, dass hohe Temperaturen sehr schnell entstehen und manuell nur schwer nachverfolgt werden können. Bei früheren Testfahrten führte Überhitzung wiederholt zu Materialschäden. Ohne präzise Temperaturdaten lassen sich Ursachen wie übermäßige Reibung oder Konstruktionsfehler nicht rechtzeitig identifizieren. Die Platzierung von Kontaktthermometern an beweglichen Teilen ist unpraktisch.

Auch die Reifentemperatur ist ein entscheidender Leistungsfaktor. Die optimale Betriebstemperatur muss konstant eingehalten werden, um maximalen Grip und einen gleichmäßigen Reifenverschleiß sicherzustellen. Ungleichmäßige Temperaturverteilungen können auf Probleme im Fahrwerks-Setup hinweisen und müssen frühzeitig erkannt werden.

Die Montage von Kontaktthermometern an beweglichen Bauteilen ist unpraktisch. Werden Kontakt-Temperatursensoren nicht direkt an den überhitzungsgefährdeten Bauteilen, sondern nur in deren Nähe montiert, führt dies zu unzureichenden Temperatursignalen oder zu einer verzögerten beziehungsweise ausbleibenden Temperaturreaktion.

Kontaktlose Temperaturmessung als Schlüssel zur Fahrzeugoptimierung im Motorsport

Die Implementierung der Optris Infrarottechnologie hat die Performance der Rennwagen von FaSTTUBe deutlich verbessert. Darüber hinaus zeigt die Erfahrung von FaSTTUBe, dass Messungen während der Fahrt häufig durch äußere Einflüsse wie Schmutz und Luftturbulenzen erschwert werden. Die Positionierung der Sensoren ist daher entscheidend für die Datenqualität. Eine präzise Temperaturüberwachung ermöglicht die frühzeitige Erkennung von Überhitzungsproblemen und sorgt für ein besser abgestimmtes Fahrwerks-Setup. Kritische Temperaturen, insbesondere im Bremsbereich, konnten erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um Materialschäden zu verhindern.

Durch die kontinuierliche Überwachung und Aufzeichnung der Temperaturdaten können die Ingenieure von FaSTTUBe frühere und aktuelle Testergebnisse vergleichen, um langfristige Verbesserungen nachzuvollziehen. Die Pyrometerdaten werden nicht nur für die unmittelbare Analyse genutzt, sondern auch für spätere Vergleiche gespeichert, sodass die Ingenieure Fahrzeug-Setups über mehrere Saisons hinweg optimieren können. So profitiert jede neue Fahrzeuggeneration von früheren Tests, und bekannte Überhitzungsprobleme werden nicht wiederholt.

Ein wesentlicher Vorteil der Optris CSmicro-Pyrometer ist ihre Kompaktheit und Robustheit. Die Sensoren lassen sich nahtlos in enge Bauräume integrieren, was im Motorsport entscheidend ist. Darüber hinaus verfügen sie über eine hohe Genauigkeit von ±(0,3 % vom Messwert + 1 °C) und schnelle Ansprechzeiten, die eine präzise Datenanalyse ermöglichen. Ihre Fähigkeit, auch unter rauen Bedingungen zuverlässig zu arbeiten, ist entscheidend, um unter wechselnden Strecken- und Wetterbedingungen verlässliche Daten zu erfassen.

Darüber hinaus hat FaSTTUBe die Optris Sensoren erfolgreich zur Optimierung der Reifenperformance eingesetzt. Da die Reifentemperatur direkten Einfluss auf Grip und Verschleiß hat, nutzt das Team thermische Echtzeitdaten, um Fahrwerks-Setups gezielt anzupassen. Während Langstreckenläufen können die Ingenieure die Temperaturverteilung über verschiedene Reifenzonen hinweg analysieren und sicherstellen, dass jeder Reifen seinen optimalen Arbeitsbereich erreicht. Dies hat das Handling und die Rundenzeiten in Wettbewerben deutlich verbessert.

Die Temperaturdaten werden mit proprietärer Software und externen Analysetools verarbeitet, wodurch das Team den Rennwagen anhand detaillierter Heatmaps und Temperaturgradienten gezielt abstimmen kann. Die Ingenieure von FaSTTUBe vergleichen Daten aus verschiedenen Testsitzungen und identifizieren Auffälligkeiten, die auf konstruktive Schwächen hinweisen könnten. Dieses hohe Maß an Detailanalyse stellt sicher, dass potenzielle Probleme vor dem Renneinsatz behoben werden.

Der Einsatz von Optris Wärmebildkameras in der Batterieentwicklung hat sich ebenfalls als wertvolle Ergänzung erwiesen. Die Erfassung thermischer Entwicklungen innerhalb der Batterie hilft dabei, die Sicherheit und Effizienz des Energiesystems zu maximieren. Die gesammelten Daten fließen direkt in die Weiterentwicklung der Fahrzeuge ein und stellen sicher, dass FaSTTUBe in internationalen Wettbewerben wettbewerbsfähig bleibt.

Mit seinen Infrarotsensoren und Wärmebildkameras bietet Optris eine zuverlässige und präzise Lösung für die Temperaturmessung im Motorsport. Die hohe Messfrequenz, die kompakte Bauform und die ausgezeichnete Genauigkeit machen Optris zum idealen Partner für anspruchsvolle Rennwagenanwendungen. FaSTTUBe entwickelt sein Setup kontinuierlich weiter und nutzt die langfristige Zuverlässigkeit der Optris Sensoren, um die Leistungsgrenzen elektrischer Rennwagen weiter zu verschieben.