Simulation Dank technischer Simulationen erfolgreich auf der Zielgeraden

Autor / Redakteur: Nach Unterlagen von ANSYS / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

In der Automobilentwicklung werden Simulationen immer wichtiger – das weiß keiner besser als Andrea Pontremoli, CEO und General Manager von Dallara Automobili, der uns seine Erfolgsrezepte verrät.

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Der Fahrsimulator, den Unternehmensgründer Gian Paolo Dallara hier inspiziert, bringt einem Fahrer zunächst bei, wie ein bestimmtes Fahrzeug gefahren werden muss und macht ihn anschließend mit den Nuancen einer bestimmten Rennstrecke vertraut
Der Fahrsimulator, den Unternehmensgründer Gian Paolo Dallara hier inspiziert, bringt einem Fahrer zunächst bei, wie ein bestimmtes Fahrzeug gefahren werden muss und macht ihn anschließend mit den Nuancen einer bestimmten Rennstrecke vertraut
(Bild: ANSYS)

Fast an jedem Wochenende gewinnt ein Fahrzeug von Dallara Automobili ein Rennen oder stellt einen neuen Streckenrekord auf. Das Unternehmen erzielt rund 40% seines Umsatzes mit Beratungsleistungen für die berühmten Namen im „Supercar“-Bereich, unter anderem Ferrari, Lamborghini, Maserati, Audi, Bugatti, Toyota, Alfa Romeo und viele andere. Andrea Pontremoli, CEO und General Manager von Dallara Automobili, erläutert in unserem Interview, wie das Unternehmen die technische Simulation einsetzt, um Kosten zu sparen und die Leistungsfähigkeit der Fahrzeuge deutlich zu steigern.

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Dallara Automobili hat sich einen Namen als Innovator in der Automobilindustrie gemacht. Das Unternehmen ist für seine Rennwagen bekannt, aber das macht nur die Hälfte Ihres Geschäftes aus. Wie sieht die heutige Dallara Automobili aus?

Unsere Geschäftstätigkeit umfasst drei Bereiche. Der erste ist die Konstruktion von Fahrzeugen aus Karbonfaser-Verbundstoffen, was unsere Spezialität ist. Der zweite Bereich ist die Aerodynamik, und der dritte ist die Simulation der Fahrzeugdynamik. Wie man sich denken kann, wird bei der Konstruktion mit Karbonfaser-Verbundstoffen die Simulation in großem Umfang für die Strukturanalyse eingesetzt. Ich denke, in diesem Bereich haben wir ein sehr gutes Niveau erreicht, besonders im Hinblick auf Kollisionen, die oft sehr komplex zu reproduzieren sind.

Bei der Aerodynamik haben wir zwei hochmoderne Windkanäle für Fahrzeuge in 60 Prozent der Originalgröße. Außerdem nutzen wir hochentwickelte CFD-Möglichkeiten. CFD steht für Computational Fluid Dynamics. So setzen wir beispielsweise zahlreiche Supercomputer in Kombination mit CFD-Tools ein, unter anderem ANSYS Fluent, das wir heute als Hauptlösung verwenden.

Der dritte Bereich – die eigentliche Fahrzeugsimulation – steht in engem Zusammenhang mit den anderen beiden Aspekten. Wir haben gerade einen einzigartigen Fahrsimulator gebaut, der es dem Fahrer zunächst beibringt, wie ein bestimmtes Fahrzeug gefahren werden muss und ihn anschließend mit den Nuancen einer bestimmten Rennstrecke vertraut macht – Aspekte, die er vielleicht sonst nicht weiß oder noch üben muss.

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CFD und was sich dahinter verbirgt

CFD (Computational Fluid Dynamics) lässt sich mit „numerische Strömungsmechanik“ übersetzen. Dabei handelt es sich um eine etablierte Methode der Strömungsmechanik zum approximativen Lösen vonm strömungsmechanischen Problemen mithilfe von numerischen Methoden. Die dabei verwendeten Modellgleichungen sind in den meisten Fällen Navier-Stokes-Gleichungen, Euler-Gleichungen oder Potenzialgleichungen.

Viele Probleme wie die Berechnung des Widerstandsbeiwerts führen schnell zu nichtlinearen Problemen, die nur in Spezialfällen exakt lösbar sind. In solchen Fällen sind CFD-Tools wie sie ANSYS anbietet eine kostengünstige Alternative zu Windkanal-Versuchen.

Der Fahrsimulator von Dallara ermöglicht nicht nur das Üben auf einer Ducati oder in einem Ferrari, sondern auch Testfahrten in einem virtuellen Fahrzeug – das heißt, in einem Fahrzeug, das noch gar nicht gebaut worden ist. Ist das so richtig?

Exakt. Technisch manövriert der Fahrer über mathematische Modelle, die aus aerodynamischen, strukturbezogenen und fahrzeugdynamischen Simulationen stammen. Dies ist, glaube ich, die neue Frontlinie der Innovation im Automobilbereich. Wir setzen den Simulator ein, um die Entwicklungskosten eines Fahrzeugs zu senken und um einige Innovationen zu testen, die heute aus Kostengründen noch nicht realisierbar sind. Dieser Simulator hat eine Menge Innovationen unterstützt, da man extravagante Ideen zu sehr geringen Kosten ausprobieren kann.

Der Simulator ist der ultimative Schmelztiegel für Informationen, die aus den drei Hauptsimulationsgebieten stammen, und der „Spezial-Datengenerator“, der dieselben Bereiche wiederum mit Daten versorgt. Manchmal ist es extrem schwierig oder sogar unmöglich, alle Eingangsdaten zu erfassen, die man für eine gute und zuverlässige Simulation braucht, wenn das Fahrzeug noch gar nicht existiert. Mit dem Fahrsimulator kann ein echter Fahrer die physikalischen Engineering-Daten liefern – beispielsweise Belastungen an einzelnen Bauteilen oder aber Beschleunigungen – noch bevor das erste Teil für dieses bestimmte Fahrzeug hergestellt wurde.

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