Brennen für die Idee: Warum Studierende ihr Herz an die Formula Student verlieren
Erst war es nur eine Zahl, dann forderte sie das gesamte Elektronikteam heraus: Als die Mitglieder von KA-RaceIng beschlossen, das Low-Voltage-System ihres KIT25 auf 24 Volt aufzurüsten, war ihnen klar: Nahezu jede Platine des Rennautos würde ein Re-Design brauchen – für mehr Leistung bei gleichem Strom und den einfacheren Zugriff auf marktübliche Komponenten. Die Umstellung brachte zudem technische Vorteile mit sich: etwa mehr Robustheit unter Last und eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit. Faktoren, die bei der Formula Student über Wertungspunkte, Abzüge oder das Bestehen einzelner Disziplinen entscheiden.
Was ist die Formula Student?
Die Formula Student ist ein internationaler Konstruktionswettbewerb für Studierende. Teams aus aller Welt entwickeln, bauen und testen jedes Jahr ihren eigenen einsitzigen Rennwagen – in monatelanger Arbeit, mit hohem Zeitdruck und echtem Teamgeist. Die Fahrzeuge starten nicht nur auf der Rennstrecke, sondern treten auch in statischen Disziplinen gegeneinander an. Wer vorne mitfahren will, muss Ingenieurskunst, Wirtschaftlichkeit und Konzeptstärke unter einen Helm bringen.
Der Wettbewerb fordert die Studierenden technisch wie organisatorisch: Sie entwerfen Platinenlayouts, planen Fahrwerksgeometrien, kalkulieren Stücklisten und verteidigen ihre Konzepte vor Fachjurys. Die Events selbst – etwa in Hockenheim, Silverstone oder auf dem Red-Bull-Ring – kombinieren Motorsportfeeling mit Ingenieurspraxis auf höchstem Niveau. Am Ende gewinnt nicht das schnellste Auto, sondern das am besten durchdachte Gesamtkonzept.
Bei der Formula Student gehen die Teams in verschiedenen Klassen an den Start: mit elektrischen Antrieben (EV), im autonomen Modus (DV) oder mit wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen (H2). Wer es schafft, in allen Disziplinen zu punkten, zeigt nicht nur fahrerisches Können, sondern vor allem technisches Verständnis, kreative Lösungsfindung und die Fähigkeit, im Team über sich hinauszuwachsen. Eplan sponsort verschiedene Teams mit der Software Eplan Harness proD und Eplan Electric P8 sowie Online-Schulungen. Damit bewerkstelligen sie die Entwicklung ihrer Schaltpläne sowie die komplette Verkabelung. Eines dieser Teams ist KA-RaceIng aus dem badischen Karlsruhe.
Von der Mensa in die Werkstatt
KA-RaceIng ist eine Hochschulgruppe am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und nimmt seit 2006 an der Formula Student teil. Jede Saison wirken bis zu 100 Studierende mit. Um neue Mitstreiter zu gewinnen, wirbt KA-RaceIng direkt an der Basis: vor der Mensa. „Wir stellen unser Rennauto vor den Eingang und kommen so mit Interessierten ins Gespräch“, sagt Moritz Kreher. Wer neugierig ist, kann sich anschließend bewerben – in einem schlanken Auswahlprozess, bei dem KA-RaceIng darauf achtet, welches Subteam am besten passt.
Die Studierenden im Team bringen unterschiedliche Hintergründe mit: Maschinenbau, Elektrotechnik, Informatik, Wirtschaftsingenieurwesen oder Physik. Moritz selbst studiert Maschinenbau im Master. Sein Einstieg in die Formula Student kam eher spät: „Ich wusste, dass sich die Uni beim Car Racing engagiert – trotzdem habe ich mich erst vier Jahre nach Studienbeginn beworben.“ Heute führt er das Subteam Elektronik und blickt auf zwei Jahre intensive Teamarbeit zurück.
Was ihn motiviert? Das hat sich verändert. „Am Anfang war ich motorsportbegeistert und konnte mir gut vorstellen, irgendwann in der Formel 1 zu arbeiten. Heute reizt mich vor allem das Technische.“ Es gehe nicht mehr darum, ob seine Platine im Auto landet oder in einer Maschine. Sondern einzig darum, die Leiterplatte möglichst durchdacht zu entwickeln. „Die Formula Student ist das größte Projekt hier, das man als Student mitgestalten kann. Kein Uniprojekt kommt da ran. Klar investiert man viel Zeit – aber das Know-how, das man aufbaut, ist enorm.“ Insbesondere dann, wenn man eine einzige Entscheidung trifft, die das ganze System ins Wanken bringt.
Wenn 24 Volt alles verändern
Die Entscheidung, das Niederspannungssystem von 16 auf 24 Volt umzurüsten, wirkte zunächst wie ein technisches Upgrade. Doch sie griff tief in die Fahrzeugarchitektur ein. „Wir mussten uns jedes Steuergerät noch einmal anschauen und fragen: Kann das überhaupt 24 Volt?“, sagt Moritz Kreher. Viele Platinen, die im vergangenen Jahr noch problemlos funktionierten, hielten der neuen Spannung nicht stand – das Team passte sie an oder entwarf sie neu. Die Umstellung zog eine Kaskade von Re-Designs nach sich – von der Main Control Unit bis zum Battery Management System.
Besonders aufwendig gestaltete sich die Entwicklung der neuen Hauptplatine, die intern als „schlaue Platine“ bekannt ist. Sie koordiniert sämtliche Signale, prüft Sensorwerte, steuert Sicherheitszustände und gibt die Befehle an die Leistungselektronik weiter. „Eigentlich macht sie gar nicht so viel – aber irgendwie dann doch“, sagt Moritz und lacht. Die Platine entscheidet mit, wann das Auto losfährt – und vor allem, wann nicht. „Bevor überhaupt etwas passiert, muss man zum Beispiel erst die Bremse drücken, dann das Gaspedal. Sonst verweigert das System den Start.“
Dazu kommen zahlreiche sicherheitskritische Funktionen: Eine Platine überwacht die Zellspannungen im Hochvoltsystem, eine andere prüft Bremsdruck und Gaspedalsignale, eine dritte trennt die Hochspannung, wenn Signale widersprüchlich sind. „Wir haben eine Platine, die schaut nur, ob das Auto Gas gibt – und gleichzeitig bremst. Wenn das passiert, trennen wir sofort die Hochspannung.“
Neustart im Steuergerät
Auch beim Steuergerät musste das Team neu ansetzen. Der ursprüngliche Code lief zu langsam – also verglichen die Studierenden verschiedene Chips, testeten Alternativen und setzten schließlich auf ein Board, das ein Sponsor bereitstellte. „Das Ganze war nicht einfach“, sagt Moritz. „Es war ein Prozess, in dem wir einige Rückschläge einstecken mussten, aber aus jedem einzelnen viel gelernt haben.“
Wie man sich in diese Komplexität einarbeitet? Durch Trial-and-Error, Eigeninitiative und ein internes Wiki, in dem das Team Wissen von Saison zu Saison dokumentiert. „Manchmal hat man Glück und jemand kennt sich aus“, sagt Moritz. „Aber oft geht es nur durch Fragen, Testen, Anpassen.“ Die Lernkurve bleibt steil – und genau das macht für ihn den Reiz der Formula Student aus. Dafür gehen viele Teilnehmer die Extra-Meile.
Vom Kick-off bis zum Rollout
Noch bevor das Auto auf der Strecke seine Runden dreht, kreisen die Gedanken des Teams um die nächste Version: In kleinen Runden entstehen erste Ideen. Manche träumen von einem leichteren Monocoque, andere von einem effizienteren Kühlkonzept, von neuen Sensoren oder einer noch besseren Verkabelung.
Im Frühsommer folgen erste Vorstudien, die Diskussionen nehmen an technischer Tiefe zu. Gleichzeitig wirbt KA-RaceIng auf dem Campus um Verstärkung. Wer dazustößt, bringt neue Perspektiven mit und steigt mitten in den kreativen Kraftakt ein. Nach und nach schärfen sich die Konzepte, das Team setzt seine Ideen in CAD-Modellen um und nutzt Eplan Harness proD für das Entwickeln des Kabelbaums.
Mit dem Design Freeze fixiert das Team die endgültigen Konstruktionsentscheidungen. Ab diesem Punkt nimmt es keine grundlegenden Veränderungen mehr vor. Stattdessen geht es ab Herbst in die Produktion: In den Garagen des Campus Ost bauen die Studierenden das Monocoque, layouten Leiterplatten, schreiben Software. Wer hier mitarbeitet, liefert keine Entwürfe, sondern fertige Komponenten für das echte Fahrzeug.
Dann kommt der Rollout: Das Team versammelt sich vor Publikum, Sponsoren und Professoren – und präsentiert den KIT25 und seinen wasserstoffbetriebenen Kumpanen. Viele sehen die Fahrzeuge zum ersten Mal komplett. In jedem Bauteil, jeder Linie stecken zahllose Stunden und freiwillige Nachtschichten. Für das Team ist es ein Moment des Innehaltens – denn auf den nächsten Etappen muss der KIT25 zeigen, was wirklich in ihm steckt: beim Start am 18. August auf dem Hockenheimring. Dem Highlight für das Karlsruher Formula-Student-Team.
Pole-Position für Strom und System: Wie Eplan die Formula Student unterstützt
Wenn der Kabelbaum mehr Kurven hat als die Nordschleife, kommt es auf Präzision an: Mit Eplan Harness proD fahren Studierende die perfekte Linie durchs 3D-CAD – inklusive Kabellängen, Biegeradien und Nagelbrett fürs Boxenteam. Eplan Electric P8 hält währenddessen die elektrische Dokumentation auf Kurs – für saubere Pläne, schnelle Checks und fehlerfreie Starts.