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Fraunhofer LBF verbessert Simulation von Motorradrädern

Die Stress & Strength GmbH und das Fraunhofer LBF haben in Zusammenarbeit mit Aprilia und dem Radlieferanten OZ ein neues Werkzeug zur numerischen Auslegung von Motorradrädern entwickelt. Ausgangspunkt der Entwicklung war, dass den in der letzten Zeit erzielten Fortschritten im Leichtbau von Fahrzeugkomponenten bislang häufig keine entsprechenden Entwicklungsmethoden für Betriebsfestigkeitsnachweise gegenüberstanden. Die neue Software "LBF.WheelStrength" versetze Ingenieure in Forschung und Entwicklung nun in die Lage, gezielt Leichtbaupotenziale auszuschöpfen, Entwicklungsprozesse und -zeiten zu optimieren sowie sichere und innovative Produkte herzustellen.

Der Schlüssel hierfür liege in der methodisch zuverlässigen und betriebsnahen Simulation der realen Beanspruchungen von Fahrzeugkomponenten. Die Software unterstützt Ingenieure dabei, die rechnerische Auslegung von Fahrzeugrädern von Motorrädern und PKW, LKW, Eisenbahnen und Flugzeugen vollständig zu berechnen, um die durch Normen vorgegebene Lebensdauer durch Simulation – zusätzlich zur experimentellen Erprobung – zu simulieren. Auf Basis des Finite-Elemente-Modells erfassen die Ingenieure und Informatiker die relevanten Lastannahmen und berechnen dann die tatsächlich auftretenden Bauteilbeanspruchungen.

Hierzu wurde am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF ein Verfahren entwickelt, das zuverlässig zur rechnerischen Schwingfestigkeitsbemessung und Optimierung auch als Nachweis für die Ermüdungsfestigkeit von Motorradrädern eingesetzt werden kann. Bei der Entwicklung der Methode ermittelten die Forscher zunächst die maximal zu erwartenden Betriebslasten; hier auf Basis der von Aprilia (Foto: Aprilia RSV Mille R) zur Verfügung gestellten Fahrzeugdaten und Materialien. Darauf aufbauend erstellten sie ein allgemeines Einsatzprofil, das die im Betrieb auftretenden mechanischen Beanspruchungen realistisch abbildet und einer Bemessungslebensdauer von etwa 300.000 Kilometern entspricht. Aus der Gegenüberstellung mit den aus Normen und Standards bekannten Bauteilspannungszuständen wurden schließlich die Methode und die Anforderungen zur betriebsfesten Auslegung von Motorradrädern abgeleitet.

Im Anschluss haben die Entwickler diese Methode und die numerischen Modelle in die Software eingearbeitet und weitgehend automatisiert. Zielsetzung der Fraunhofer-Forscher ist es nach eigenen Angaben, dass sich Simulation und experimenteller Nachweis durch Software-Einsatz optimal ergänzen. "Aus dieser Kombination entstehen letztlich innovative und zuverlässige Bauteile", erläutert Oliver Ehl, Geschäftsführer von Stress & Strength, die Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Die Software beschleunige und vereinfache Entwicklungsprozesse maßgeblich – von der Konstruktion und Berechnung über das Erstellen von Prototypen und experimentellen Testfahrten bis zur Serienproduktion. Dank der benutzerfreundlichen Arbeitsumgebung bildet die Software als Add-on zu den Programmen MSC.Patran und ANSYS komplexe Entwicklungsprozesse ab. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte