Karlsruher Hyperloop-Team: Mit Highspeed in die Mobilität der Zukunft

Mit seiner Vorstellung des Hyperloop-Konzepts im Jahr 2013 hat Technik-Visionär Elon Musk eine weltweite Bewegung gestartet. 

Zahlreiche Unternehmen und Initiativen von Studierenden beschäftigen sich intensiv mit dieser Thematik. Hinter dem Hyperloop steht eine faszinierende Idee zur Mobilität der Zukunft: Kapseln (Pods) schweben mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1200 km/h in Röhren mit Teilvakuum. Indem Stadtzentren mit Hyperloop-Röhren verbunden werden, könnte man Kurz- und Mittelstreckenflüge überflüssig machen. So würde eine Hyperloop-Fahrt von Hamburg nach München nur 45 Minuten dauern, eine halbe Stunde weniger als ein Flug. Da Reibung und Luftwiderstand konzeptbedingt quasi nicht vorhanden sind, wäre der Hyperloop nicht nur äußerst effizient – beim Einsatz von Ökostrom fiele der Betrieb vollkommen klimaneutral aus. Mit mu-zero HYPERLOOP gibt es jetzt ein neues Hyperloop-Team aus Deutschland. Studierende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Hochschule Karlsruhe (HKA) und der Universität Stuttgart haben trotz erschwerten Corona-Bedingungen einen innovativen Pod-Prototyp mit Fokus auf dem Antrieb entwickelt. Direkt bei der ersten Teilnahme an der European Hyperloop Week sorgte das rund 60-köpfige Team für Aufsehen. Für das Chassis des Pods und zwei Prüfstände greifen die Studierenden auf die Profiltechnik des MB Systembaukastens zurück – und für den Transport auf die Handgriffe Pi.

Flexible Anpassung des Hyperloop-Pods dank Profiltechnik

„Generell ist das ganze Hyperloop-Konzept von vielen Komponenten abhängig, die in dieser Form noch gar nicht existieren. Jedes Team greift sich daher in der Regel einen Aspekt heraus und erprobt dessen Praxistauglichkeit“, sagt Leonhard Döring, der als Team Captain mu-zero HYPERLOOP im ersten Jahr geleitet hat. Aus der früheren Hochschulgruppe am KIT wurde schnell ein gemeinnütziger Verein, um das Team auch für andere Hochschulen zu öffnen. Auch wenn die von Elon Musk ins Leben gerufene SpaceX Hyperloop Pod Competition derzeit nicht stattfindet, hat sich mit der European Hyperloop Week ein erfolgreiches europäisches Pendant etabliert, das einmal im Jahr stattfindet und den Planungen der Hyperloop-Szene den Takt vorgibt. Es gelang dem jungen Hyperloop-Team, in weniger als acht Monaten einen funktionsfähigen Prototypen zu entwickeln, der um den Antrieb herum konzipiert wurde: „Dabei handelt es sich um einen Linearmotor. Wir brauchen also keine Räder, um Antriebskraft zu entwickeln. Das Besondere: Durch die Modulation des von ihm erzeugten Magnetfelds ermöglicht der Motor nicht nur Antriebskraft, sondern auch Schwebekraft. Er kann also den ganzen Pod anheben“, berichtet der für die Gesamtmechanik verantwortliche Lars Ohnemus.

Man muss immer noch schnell etwas verändern oder anbringen. Hier waren die Profile von item eine hervorragende Lösung. Dadurch hat sich auch deutlich die Geschwindigkeit erhöht, mit der wir den Pod entwickeln konnten.

Umschlossen wird der Pod von einer aerodynamischen Leichtbauhülle, die speziell für hohe Geschwindigkeiten optimiert ist. Darunter verbirgt sich die eigentliche Struktur, die auf der item Aluminiumprofiltechnik basiert und an der alle weiteren Komponenten des Pods befestigt sind. Gesucht war von vor allem ein System, das sich im Laufe der kurzen Entwicklungszeit flexibel anpassen ließ: „Man muss immer noch schnell etwas verändern oder anbringen. Hier waren die Profile von item eine hervorragende Lösung. Dadurch hat sich auch deutlich die Geschwindigkeit erhöht, mit der wir den Pod entwickeln konnten“, betont Herr Ohnemus. Zusätzlich konnte das Hyperloop-Team durch die Konstruktion mit dem item Engineeringtool und die Lieferung der entsprechend bearbeiteten Komponenten mehrere Wochen Zeit einsparen. Für die Charakterisierung des Systemverhaltens wurden zudem zwei verschiedene Prüfstände benötigt. Beide bestehen zu einem Großteil aus Profiltechnik. Beispielsweise ging es bei einem Prüfstand darum, in einem kleineren Maßstab das Verhalten des Motors abzubilden und zu erproben.

Besondere Ehre für das Hyperloop-Team in Valencia

Mit Spannung fieberte das Team dem Start der European Hyperloop Week 2021 am 25. Juli in Valencia entgegen. Angesichts der hohen Inzidenzen, die damals in der spanischen Metropole herrschten, entschieden sich jedoch zahlreiche Mitglieder verständlicherweise dazu, nicht dorthin zu reisen. Obwohl der Pod von mu-zero HYPERLOOP dank der eingesetzten Handgriffe Pi leicht transportiert werden kann (manche Teams benötigen dafür einen Kran), fehlte es an Kapazitäten vor Ort, sodass er nicht nach Valencia gebracht wurde. Dies tat dem Erfolg keinen Abbruch, ganz im Gegenteil. Aufgrund der live übertragenen Bilder des Pods in Aktion war dennoch eine Teilnahme möglich. Der Erfolg spricht für sich: So erreichte das Hyperloop-Team nicht nur bereits im ersten Jahr der Teilnahme in der Gesamtwertung Platz 4 und in den Kategorien Antrieb, Levitation und Elektronik eine Platzierung in den Top 5. Darüber hinaus gab es eine besondere Erwähnung für die Leistung, auf Anhieb ein Projekt von dieser Komplexität umgesetzt zu haben.

Nachdem sich das entwickelte System als valide herausgestellt hat, wird es jetzt in puncto Levitation und Effizienz optimiert. Daher liegt der Fokus in der neuen Saison auf dem Schwebemechanismus.

Seine Praxistauglichkeit konnte der Pod aus Karlsruhe bald darauf auch auf der 280 Meter langen Teststrecke in München beweisen. „Dort haben wir den Pod bis an die Grenzen fahren lassen. Es war toll, zu sehen, was er alles kann und aushält“, berichtet Leonhard Döring. Mit Start der nächsten Saison sind neue Mitglieder im Hyperloop-Team an der Reihe. Doch die führenden Team-Mitglieder werden die Zukunft von mu-zero HYPERLOOP nach wie vor aktiv mitgestalten: „Hyperloop ist einfach eine große Spielwiese für Ingenieure“, sagt Herr Ohnemus freudestrahlend, der im Bereich „Simulation und Digitales“ weiterhin mitwirken wird. Für das Team ist die Arbeit an den Prototypen zudem eine Möglichkeit, um im Rahmen des Studiums einzigartige Praxiserfahrungen zu sammeln. In der ersten Saison war gerade die Arbeit unter Corona-Bedingungen enorm lehrreich. Nachdem sich das entwickelte System als valide herausgestellt hat, wird es jetzt in puncto Levitation und Effizienz optimiert. Daher liegt der Fokus auf dem Schwebemechanismus. Dafür ist der Bau eines Demonstrators geplant, also eines reduzierten, kleiner skalierten Prototyps.

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