Live-Simulation In schnelllebigen Zeiten an der Spitze bleiben

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Beim Rennsport zählt nur die Rundenzeit. Warum Carlin für die Entwicklung und Optimierung seiner Rennfahrzeuge auch auf Live-Simulation setzt und warum die entscheidenden Sekundenbruchteile mit dem Vertrauen der Fahrer eng verknüpft sind, lesen Sie hier.

Die Geschichte des Rennsports reicht mehr als 100 Jahre zurück, aber in den letzten Jahrzehnten hat der Einsatz fortschrittlicher Technologien bei der Fahrzeugkonstruktion Tuning und Leistung auf ein neues Niveau gehoben – das im Vereinigten Königreich ansässige Rennteam Carlin als Beispiel hat mehr als 20 Jahre Erfahrung in acht verschiedenen Meisterschaften in den Rennkategorien Einsitzer und Le Mans Series und ist mit über 400 Siegen eines der erfolgreichsten Rennteams der Welt. Dank der Erfahrung und der Fähigkeit, Komponenten für siegreiche Autos zu entwerfen und zu entwickeln, ist man bei Carlin stolz darauf, die Karrieren von einigen der renommiertesten Fahrer in der Formel 1, Indy Car, Formel E und im Langstreckensport mit aufgebaut zu haben.

Im Motorsport dreht sich alles um Geschwindigkeit und um die Konkurrenz auszustechen, müssen die Teams ihre Fahrer mit den hochwertigsten, schnellsten und wendigsten Autos ausstatten. „Wir betrachten das Design als eine Möglichkeit, die Leistung des Autos zu verbessern, das Vertrauen des Fahrers zu stärken und letztendlich schnellere Rundenzeiten zu erzielen“, sagt Stephanie Carlin, kaufmännische Leiterin. „Unsere Fahrer sind außergewöhnlich talentierte Profis“, fährt sie fort. „Wo es das Reglement erlaubt, werden wir immer über die Grenzen hinausgehen, um die Grenzen des Designs zu erweitern und unseren Fahrern einen Vorteil zu verschaffen.“

Effizienz in Konstruktion und Entwicklung gefragt

In vielerlei Hinsicht wird die Messlatte für Einfallsreichtum und technologischen Fortschritt im Rennsport immer höher gelegt. Folglich ist die Anzahl der Möglichkeiten, ein schnelleres, effizienteres Rennauto zu entwickeln, oft größer als die tatsächliche Arbeitszeit, die den Designern und Ingenieuren zur Verfügung steht. „Man beginnt zu erkennen, dass 'Standard' nicht gut genug ist, wenn es um das Design geht“, sagt David Brown, Technischer Direktor bei Carlin. „Wir müssen in der Lage sein, mit der uns zur Verfügung stehenden Zeit mehr zu erreichen. Dafür muss sich das Carlin-Team bewusst für Lösungen entscheiden, die es erlauben, die Konstruktionszeit so effizient wie möglich zu nutzen – und die dennoch zu effizienteren Produkten führen. Aus diesem Grund hat sich das Unternehmen vor mehr als einem Jahrzehnt an PTC und Creo gewandt, um eine CAD-Konstruktionslösung zu erhalten, mit der es seine Zeit optimieren und seine Leistung verbessern kann.“

Konstruktionsleiter-Forum 2022

Mit Simulation, KI und Cloud-Applikationen in die Konstruktion der Zukunft

Carlin nutzt Creo zur kontinuierlichen Verbesserung der Konstruktion. Creo ist eine 3D-CAD-Lösung, die Konstrukteuren hilft, Produktinnovationen zu beschleunigen, damit sie schneller bessere Produkte entwickeln können. Die einfach zu erlernende CAD-Lösung beschleunigt Innovationen vom Produktdesign bis zur Fertigung und darüber hinaus – einschließlich verkürzter Konstruktionszeiten, reduzierter Produktentwicklungskosten, verbesserter Produktqualität und erhöhter Kundenzufriedenheit.

Um die Gesamtleistung von Auto und Fahrer zu verbessern, konzentrierte sich das Carlin-Entwickungsteam auf drei Hauptanwendungsfälle:

• Teile- und Baugruppenleistung – Neukonstruktion des hinteren Stabilisators des IndyCar IR-12: Dieses Bauteil muss eine hohe Steifigkeit haben, um die Wankneigung des Fahrzeugs bei schnellen Kurvenfahrten oder bei Fahrbahnunebenheiten, die die Reifenhaftung beeinträchtigen können, zu reduzieren. Vor der Neukonstruktion dieses Teils in Creo war der Stab so konstruiert, dass selbst bei der geringsten Steifigkeit unter bestimmten Fahrbedingungen nicht die gewünschten Fahreigenschaften erzielt wurden, und jede weitere Anpassung hätte bedeutet, dass der Stab vollständig abgekoppelt worden wäre, wodurch er unwirksam geworden wäre.
  Mit den 3D-Konstruktionsfunktionen von Creo konnte Carlin nun schnell und präzise die genauen Geometrien definieren, die für die Herstellung eines Lenkers erforderlich sind, der sich mit genau dem richtigen Maß an Steifigkeit biegt und verformt, um eine optimale Reifentraktion und ein besseres Handling zu erzielen. Carlin verlässt sich dazu auf Creo Simulation Live, um die Iterationen zu beschleunigen und sicherzustellen, dass das Design wie vorgesehen funktioniert, bevor es in Produktion geht. Creo Simulation Live ermöglicht es Designern und Ingenieuren, den Designprozess zu beschleunigen, indem sie in Echtzeit Rückmeldung darüber erhalten, wie die Modelle auf physische Lasten und Kräfte reagieren, sobald sie hergestellt sind und in realen Umgebungen arbeiten – und das alles, ohne die CAD-Umgebung zu verlassen.
  Carlin kann damit Spannungsanalysen durchführen, um sicherzustellen, dass die Stange den realen Kräften standhält, die bei Hochgeschwindigkeitsrennen auftreten. Aber Creo Simulation Live bietet auch noch andere entscheidende Vorteile. Es reduziert die Iterationszeit, indem es den „Tweak and Wait“-Prozess eliminiert, der oft mit traditionellen Simulationstests verbunden ist. Jedes Mal, wenn sie eine Änderung am Modell vornehmen, sehen Konstrukteure und Entwickler die Ergebnisse sofort in der Konstruktionsumgebung, anstatt einen kompletten Simulationstest von Anfang bis Ende wiederholen zu müssen.
  Schließlich hilft Creo Simulation Live dabei, ein qualitativ hochwertigeres Produkt zu erstellen, das besser für die Streckenbedingungen geeignet ist, für die es entwickelt wurde, da die Wirksamkeit des Entwurfs getestet werden kann, bevor er in Produktion geht. Dies trägt wesentlich dazu bei, dass Carlin die Effizienz in der zur Verfügung stehenden Zeit maximieren kann.

• Ganzheitliche Systemverbesserung – leichtere Fahrzeuge: Carlin nutzt Creo auch für die ganzheitliche Betrachtung von Systemen, in denen ausgewählte Teile neu konstruiert werden können, um die Streckenleistung zu verbessern. Einer dieser Bereiche ist die Gewichtsreduzierung. Das Carlin-Team bestimmt einzelne Teile, die neu konstruiert werden können – nicht, um das Teil selbst technisch zu verbessern, sondern weil sich die Gewichtsreduzierung mehrerer Teile zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung des gesamten Fahrzeugs summiert. Creo hilft ihnen, Teile schnell neu zu konstruieren und mit Creo Simulation Live führen sie Spannungsanalysen durch, um zu gewährleisten, dass sie nicht zu viel Material entfernt haben. „Wir müssen sicherstellen, dass wir beide Ziele erreichen – Gewicht reduzieren und gleichzeitig sicherstellen, dass das Teil wie gewünscht funktioniert“, sagt Brown. „Mit Creo können wir das erreichen, und wir sehen erhebliche Einsparungen.“

• Neugestaltung des Kraftstoffsystems: Mit Creo wurden Teile des Systems, das den Kraftstoff aus dem Tank aufnimmt, neu konstruiert. Die Konstruktionsverbesserungen haben zu einem Kraftstoffsystem geführt, das leichter ist, weniger Kraftstoff verbraucht und sich bei einem Boxenstopp effizienter befüllen lässt.

Konstruktionsbegleitende Simulation

Den digitalen Faden weiterspinnen

Mit Technologie das Vertrauen der Fahrer stärken

Alle Designverbesserungen, die Carlin mit Creo vornimmt, dienen dazu, das Auto technisch effizienter zu machen, aber es gibt noch einen weiteren, noch wichtigeren Vorteil. Die verbesserten Konstruktionen geben dem Fahrer ein reaktionsfreudigeres und besser abstimmbares Auto in die Hand und schaffen das Vertrauen, das er braucht, um schnell zu reagieren und Rennen zu gewinnen.

„Das Vertrauen des Fahrers hat den größten Einfluss auf ein Rennen“, erklärt Carlin. „Wir können Elemente des Autos verändern, aber am Ende kommt es nur darauf an, wie der Fahrer reagiert. Alles, was wir tun, muss darauf abzielen, die Rundenzeit zu verbessern, und durch die Zusammenarbeit mit PTC waren wir in der Lage, unsere Konstruktionen so weiterzuentwickeln, dass die Fahrer genau das erreichen konnten“, fährt sie fort. „Creo ermöglicht es uns, über die Technologie hinauszugehen und das führt zu einer besseren Leistung auf der Rennstrecke.“

Das Carlin-Team glaubt, dass diese Ergebnisse direkt mit der Zufriedenheit der Fahrer verbunden sind. Im Grunde genommen machen sie die Fahrer effektiver, indem sie die Effizienz des Tools verbessern. „Wenn wir Runden-Simulationen mit der Software durchführen, berücksichtigen diese Zahlen nicht das Vertrauen der Fahrer, sondern nur die harten Daten“, sagt Brown. „Wir wissen, dass es keine wissenschaftliche Messung des Fahrervertrauens gibt. Aber wenn man dem Fahrer mehr Vertrauen schenkt, wird er noch mehr Effizienz aus seiner Rundenzeit herausholen, und das kann man nicht simulieren“, erklärt er. „Wenn man bedenkt, was dieses Selbstvertrauen bewirken kann, sieht man einige unglaubliche Ergebnisse.“

Verbesserungen im Handling

Für das Carlin-Team hat der Einsatz von Creo bereits zu erheblichen Verbesserungen im Handling geführt. Von leichteren Autos bis hin zu effizienteren Kraftstoffsystemen sind technische Verbesserungen zu verzeichnen, die sich in einem größeren Vertrauen der Fahrer niederschlagen, was natürlich zu besseren Rundenzeiten führt. So wurde der neu gestaltete Stabilisator in diesem Jahr bereits bei der Hälfte der Rennen eingesetzt, und derzeit werden Leistungsdaten wie die Geschwindigkeit in einer bestimmten Kurve oder die Geschwindigkeit, mit der ein Fahrer das Gaspedal betätigt, erfasst und miteinander verbunden.

Simulation

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