Wie viel kann es tragen
Energie an Bord, und was es an Masse und Volumen kostet, sie zu tragen, das man dann bewegen muss.
Elektrifizierung
Alles, was Strom führt und sich bewegt
Ein Auto, eine Drohne, ein Senkrechtstarter, ein Boot und ein Lastwagen sehen aus wie fünf verschiedene Probleme. Im Register sind sie eines: wie viel Energie man tragen kann, wie schnell man sie zurückgibt, und was die Wärme dabei macht.
Warum die Formen weniger zählen, als sie aussehen
Ein Paket ist ein Paket, ob es unter einem Boden, in einem Flügel oder in einem Rumpf sitzt. Die Zellchemie, der Weg, auf dem die Wärme es verlässt, der Strom, den die Schnittstelle verträgt, und die Norm, die diese Schnittstelle regelt, sind jedes Mal dieselben vier Fragen. Es ändert sich nur, welche zuerst greift.
Im Auto ist es meist die Ladezeit. In einer Drohne die Masse. In einem Flugzeug die Reserve, die man bei der Landung noch haben muss. In einem Boot das, was das Wasser mit der Kühlung macht. Zu wissen, welche davon Ihre Konstruktion beherrscht, ist der größte Teil des ersten Monats, und es ist lesbar, lange bevor es baubar ist.
Die Reihenfolge, in der sie greifen, ist auch die Reihenfolge, in der sie teuer werden. Eine schlecht gewählte Zelle ist eine Bestellung. Ein schlecht ausgelegter Wärmepfad ist eine Neukonstruktion. Eine Ladeschnittstelle, die auf die falsche Norm zielt, ist ein Produkt, das funktioniert und sich nicht verkaufen lässt.
01. Das Auto
Der Motor ist gelöst. Die Wärme nicht
Permanentmagnetmaschinen und die Umrichter, die sie treiben, sind ausgereift, gut dokumentiert und von mehr als einem Lieferanten zu bekommen. Dieser Teil des Registers ist dick und weitgehend geklärt.
Was Projekte immer noch beendet, ist das, was zwischen der Zelle und der Luft passiert: der Weg, den die Wärme aus dem Paket nimmt, und ob die Ladeschnittstelle, gegen die Sie konstruiert haben, die ist, die der Markt bei Ihrer Auslieferung hat. Beides steht im Register, angemeldet von Leuten, die es auf die teure Art herausgefunden haben.
02. Die Drohne
Jedes Gramm wird viermal bezahlt
Ein Gramm, das an einem Drehflügler dazukommt, wird in der Struktur bezahlt, im Motor, der es heben muss, in der Zelle, die diesen Motor speisen muss, und in der Struktur, die die größere Zelle tragen muss. Wegen dieser Schleife nähern sich Drohnenprojekte langsam an und dann auf einmal.
Wir lesen die Massenschleife, bevor der erste Rahmen geschnitten wird, und wir lesen, was die Luftraumregeln von der geplanten Nutzlast verlangen werden. Eine Kamera, die eine Zulassung braucht, die Sie nicht eingeplant haben, findet man billiger in einem Dokument als in einem Flugversuch.
Die Schleife schließt sich schneller, als die meisten Teams erwarten. An einem kleinen Fluggerät können hundert Gramm zusätzliche Nutzlast dreihundert Gramm Startmasse kosten, bis die Struktur nachgezogen ist.
03. Senkrechtstarter und Hubschrauber
Schweben ist teuer und Reiseflug ist billig
Ein Drehflügler gibt den größten Teil seiner Energie dafür aus, in der Luft stillzustehen. Ein Flügel gibt den größten Teil dafür aus, irgendwohin zu kommen. Jede Konstruktion mit Schwebe- und Reiseflug ist ein Streit darüber, wie lange man das Erste tun muss, bevor man das Zweite darf.
Im Übergang zwischen beiden sind die Patente dicht und der Zulassungsweg am wenigsten geklärt. Wir kartieren beides, bevor eine Bauform gewählt wird, denn die Bauform später zu ändern heißt, mit der Aerodynamik von vorn anzufangen.
04. Elektroflugzeuge
Die Reserve ist die Konstruktion
Ein Batterieflugzeug muss mit Energie landen, die es nie verbrauchen durfte. Diese Reserve steht in den Regeln, sie schrumpft nicht, weil der Flug gut lief, und sie ist die eine Zahl, die entscheidet, ob eine Strecke aufgeht oder nicht.
05. Elektroboote
Das Wasser ist Geschenk und Problem
Ein Rumpf liegt im besten Kühlmittel, das sich ein Fahrzeug wünschen kann, und in der aggressivsten Umgebung, in die man ein Paket setzen kann. Die erste Tatsache macht die Wärmeauslegung leicht. Die zweite entscheidet, wie lange das Boot hält.
Verdrängerrümpfe belohnen Effizienz auf eine Weise, wie Straßenfahrzeuge es nicht tun, denn die nötige Leistung steigt steil mit der Geschwindigkeit. Ein Boot, das um die tatsächlich gefahrene Geschwindigkeit herum konstruiert ist, ist ein anderes Boot als eines, das um die Höchstgeschwindigkeit herum konstruiert ist.
06. Lastwagen und Züge
Zwei Antworten auf dieselbe Frage
Ein Zug hat das Energieproblem gelöst, indem er sie nie trägt: der Draht ist oben und der Stromabnehmer greift hinauf. Ein Lastwagen trägt alles, was er braucht, und muss es dann schneller zurückgeben, als es irgendwem angenehm ist.
Beide Wege stehen dem Schwerverkehr offen, und zu beiden gibt es ein Register, das zu lesen sich lohnt. Welcher passt, hängt am Lastzyklus, und der Lastzyklus ist messbar, lange bevor ein Fahrzeug existiert.
Die Zeichnungen
Was wir zeichnen, während wir lesen
Jeder Auftrag hinterlässt einen Satz Zeichnungen wie diese. So wird aus einem Anspruch, einer Norm oder einer Messung etwas, worüber ein Team in einem Raum streiten kann.
07. Das Teil herstellen
Gedruckt und laminiert, nicht aus dem Block gefräst
Die additive Fertigung hat verändert, welche Formen bezahlbar sind, und das Laminieren von Verbundwerkstoffen, welche Formen leicht sind. Zusammen haben sie die Grenze davon, was eine Maschine schneiden kann, dorthin verschoben, was man einem Teil zumuten kann.
Beide bringen eigene Fehlerarten mit, und beide sind im Register gut abgedeckt: die Schichthaftung bei dem einen, die Faserrichtung und das Harzsystem bei dem anderen. Ein Prototyp, der an einer Schichtgrenze versagt, versagt aus einem Grund, den schon jemand aufgeschrieben hat.
Keines von beiden ersetzt das Zerspanen. Was sie tun, ist die Entscheidung vorzuverlegen: Sie wählen das Verfahren jetzt, während das Teil noch eine Skizze ist, und diese Wahl legt fest, was das Teil wiegen und was es kosten kann.
08. Was das Fahrzeug schuldet
Eine Batterie startet mit Rückstand
Ein Paket zu bauen kostet etwas, bevor das Fahrzeug einen Meter gefahren ist. Ein Elektrofahrzeug beginnt deshalb mit einer Schuld und zahlt sie über die Strecke zurück. Wo sich die beiden Linien schneiden, hängt von der Zelle ab, vom Netz, das sie lädt, und davon, wie weit das Ding tatsächlich fährt.
Das ist ein Argument, das mit einer Messung geführt werden sollte und nicht mit einem Gefühl. Was das Paket wert ist, wenn das Fahrzeug damit fertig ist, gehört in dieselbe Rechnung, und es wird meist weggelassen.
Die vier Fragen
An jedes einzelne gestellt
Welche Form auch immer, der erste Monat stellt diese. Die Antworten unterscheiden sich. Die Fragen nicht.
Wie schnell lässt es sich füllen
Die Schnittstelle, die Norm, die sie regelt, und die Kurve, die entscheidet, was die Zahl auf dem Plakat wirklich bedeutet.
Wohin geht die Wärme
Aus der Zelle, durch die Struktur, in Luft oder Wasser. Der Weg ist die Konstruktion, und er wird früh entschieden, ob Sie ihn entscheiden oder nicht.
Was danach passiert
Zweitverwendung, Rückgewinnung, und was das Paket noch wert ist, wenn das Fahrzeug damit fertig ist.
Das Feld
Sechs Orte, an denen der Strom schon fließt
Nichts davon ist ein Prototyp. Alles ist heute irgendwo im Einsatz.
Für Elektrofahrzeuge markierte Buchten, wo die Schlange dem Anschluss gilt und nicht dem Platz. Ein Oberleitungsbus, der das Batterieproblem löst, indem er keine hat. 
Fahrdraht über einer Kreuzung. Der älteste elektrische Verkehr trägt immer noch am meisten. Ein solarelektrisches Fahrgastboot, wo das Wasser zugleich kühlt und frisst. Ein Solarflugzeug auf einem Seeboden, um ein Energiebudget herum gebaut und nicht um eine Kabine. Windräder, die entscheiden, wie schnell eine Batterie zurückzahlt, was ihre Herstellung gekostet hat.
Etwas auf dieser Liste ist Ihres
Sagen Sie uns welches und was Ihnen daran Sorgen macht. Sagt das Register, dass es vergeben ist, hören Sie das im Gespräch.