Simulation Was technische Simulation für den Sport leistet

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Besser, schneller, höher, weiter und dabei ein Plus an Sicherheit: Im Sport suchen Profis, Trainer und Amateure immer nach neuen Möglichkeiten, die Leistung zu optimieren. Welchen Beitrag die technische Simulation leistet, zeigt unser Artikel.

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Wer kennt das nicht: Sportverletzungen sind sehr unangenehm und häufig eine langwierige Angelegenheit.
Wer kennt das nicht: Sportverletzungen sind sehr unangenehm und häufig eine langwierige Angelegenheit.
(Bild: Ansys)

Mehr Leistung bei höherem Komfort und weniger Verletzungsrisiko ist ein permanentes Ziel in allen Bereichen sportlicher Betätigung. Gleichzeitig müssen die Hersteller von Sportprodukten Technologien erforschen, um Innovationen schneller umzusetzen und die Zuverlässigkeit von Produkten, die manchmal unter extrem anspruchsvollen Bedingungen eingesetzt werden, zu optimieren. In diesem Zuge wurde gerade der technischen Simulation in den letzten Jahren verstärkt Aufmerksamkeit geschenkt.

Simulation im Sport

Die technische Simulation ist eine bewährte Technologie zur Vorhersage des Verhaltens eines Produktes oder eines Sportlers oder eines aus Sportler, Produkten und Ausrüstung bestehenden Systems unter bestimmten Voraussetzungen. Durch computerbasierte Modellierung lässt sich bestimmen und verstehen, wie sich bestimmte Einflussgrößen auf die sportliche Leistung auswirken sowie das Verletzungsrisiko senken oder erhöhen. Durch Änderung der Einflussbedingungen und die Vorhersage der Konsequenzen von Veränderungen dieser Einflussgrößen können Entwickler von Sportausrüstung die beste Kombination auswählen, um die Leistung zu optimieren und Verletzungen zu verringern. Zusätzlich können Sportartikelhersteller die verbesserten Produkte schneller und zu geringeren Kosten auf den Markt bringen.

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In zahlreichen Sportarten wurde die technische Simulation bereits – gelegentlich oder systematisch – eingeführt, um beispielsweise die Leistungsfähigkeit der Ausrüstung zu verbessern oder das Verletzungsrisiko zu reduzieren.

Aerodynamik im Radsport

Zur Optimierung der aerodynamischen Eigenschaften sind sowohl die Position des Radfahrers als auch die Form aller Bauteile entscheidend. Die Position des Radfahrers erfordert einen Kompromiss zwischen der Minimierung des Luftwiderstandes, der Maximierung der Antriebskraft des Radfahrers in dieser Position und dessen Komfort. Zur Verbesserung der aerodynamischen Leistung der Ausrüstung optimieren die Entwickler – gemäß ihrer Prioritäten – jedes Bauteil, das eine Rolle bei der Erhöhung des Luftwiderstands spielen und daher den Sportler bremsen könnte. Da jedes Bauteil ein Subsystem (oder ein Teil davon) darstellt, ist es umso wichtiger, die Performance des kompletten Systems (d.h. des Fahrrads) zu verbessern, statt jedes Bauteil einzeln zu optimieren.

Weniger Widerstand beim Schwimmen

Die Hersteller von Schwimmanzügen machen ausgiebig Gebrauch von technischer Simulation, um die Wechselwirkung zwischen dem Wasser und dem Schwimmanzug besser untersuchen zu können. Durch Anpassen der Textur des Anzugs in Bereichen, in denen das Wasser einen hohen Widerstand erzeugt, kann die verlangsamende Kraft minimiert und die Leistung des Schwimmers verbessert werden.

Mehr Leistung und Zuverlässigkeit im Wassersport

Im Segelsport wird erheblich in die technische Simulation investiert, um die Performance zu verbessern und die Zuverlässigkeit der Ausrüstung für Langstreckenrennen zu maximieren. Teams und Bootsentwickler legen besonderen Wert auf die Wechselwirkungen zwischen Segel und Wind zur besseren Nutzung der Energie des Windes unabhängig von dessen Stärke und Richtung. Außerdem untersuchen sie die Wechselwirkungen zwischen Bootsrumpf und Wasser zur Minimierung des Strömungswiderstandes.

Ein weiteres Beispiel für den Einsatz von Strömungssimulation im Sport findet sich beim Surfen, wie konstruktionspraxis schon berichtet hat:

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