Individueller 3D-gedruckter Kopfstütze für Quarter-Midget-Rennwagen: Mark Two Case Study

Wenn es um Endverbrauchsteile geht, öffnen die Zuverlässigkeit und Festigkeit des Mark Two Türen, die zuvor verschlossen blieben. Während wir die Grenzen des Druckers in Zähigkeit und Detailreichtum ausgelotet haben, war das Größenpotenzial für große, funktionale Komponenten nie vollständig erforscht worden. In diesem Projekt testeten wir diese Grenzen, indem wir eine maßgefertigte Kopfstütze für Chase, einen Quarter-Midget-Fahrer, druckten – sie bietet sowohl Sicherheit als auch Performance.

Quarter-Midget-Racing im Überblick

Quarter Midget of America fördert den Jugend-Rennsport in den USA. Diese kompakten Fahrzeuge, abgeleitet von Hochleistungs-Midget-Rennwagen, fahren auf 1/20-Meilen-Strecken mit bis zu 50 mph. Fahrer sind 5 bis 16 Jahre alt, und präzises Kurvenfahren ist der Schlüssel zum Sieg.

Sicherheitsprotokolle sind streng. Das Gurtsystem sichert den Fahrer von den Schultern abwärts, doch der Kopf bleibt zentrifugalen Kräften ausgesetzt, die ihn zur Außenseite der Kurve drücken. Die meisten Fahrzeuge setzen auf ein einfaches Sicherheitsnetz vom Überrollbügel zur Frontverstrebung. Zwar funktional, aber keine permanente oder robuste Lösung.

Designziele

Die neue Kopfstütze musste drei Kernanforderungen erfüllen:

• Soliden Schutz bieten, dabei aber einen gewissen Flexibilitätsgrad behalten.
• Sicher am Überrollbügel montieren – ohne Kleben oder Schweißen.
• Rennwagen-Ästhetik entsprechen und Chases Helmgeometrie folgen.

Materialstrategie und Fertigungsprozess

Für die primäre Schale nutzten wir Carbonfaser-verstärktes Nylon – eines der größten Teile, die der Mark Two drucken kann, mit über sechs Tagen Druckzeit. Dieses Material liefert außergewöhnliche Steifigkeit und Festigkeit. Um kontrollierte Flexibilität einzubringen, integrierten wir Kevlar-verstärkte Klemmplatten, die unter Last leicht nachgeben, sodass die Kopfstütze dynamische Kräfte absorbiert, ohne die Sicherheit zu gefährden.

Montagesystem

Um die einfache Verstellbarkeit des alten Netzes nachzubilden, entwickelten wir ein Dreipunkt-Klemmsystem:

• Aluminiumstangen laufen entlang des Überrollbügels als Querträger.
• Kevlar-Klemmplatten befestigen sich an den Stangen und erlauben vertikale und laterale Verstellung.
• Ein Onyx-Halter mit ko-verarbeiteten Muttern liefert einen dritten Ankerpunkt an der Frontverstrebung, verhindert Kragarm-Effekte und verteilt die Last gleichmäßig.

Diese Konfiguration bietet eine robuste, aber anpassbare Befestigung, die mit dem Fahrer und der sich wandelnden Fahrzeuggeometrie mitwächst.

Fertiges Produkt

Die finale Kopfstütze zeigt eine saubere Kurve, die Chases Helmprofil spiegelt, angewinkelt, um Zentrifugalkräfte zu kompensieren und den Kopf zentriert zu halten. Die Startnummer des Fahrers ist per Laser auf die Oberfläche geätzt – Funktion trifft auf polierte Optik.

Rennergebnisse

Chases erstes Rennen mit der neuen Kopfstütze bewies deren Wert: Er navigierte Kurven präziser und sicherte den Sieg. Die Kopfstütze steigerte nicht nur die Sicherheit, sondern auch die Performance auf der Strecke.

Interessiert am Design? Die Haupt-.stl-Datei steht zum Download bereit.