Wettbewerbsvorteile erlangen: Neuartige Simulationstechniken für schnelle Modellierung und Leistungsoptimierung
Die moderne Reifenindustrie
Bis 2030 erwarten Branchenanalysten, dass sich die von der Weltbevölkerung zurückgelegte Strecke auf 20 Billionen Meilen verdoppeln wird – etwa die Entfernung zum nächsten Stern. Gleichzeitig gewinnen alternative Automobiltechnologien zunehmend an Bedeutung und erfordern Effizienzsteigerungen und Verbesserungen bei den meisten Autoteilen. Um im Markt wettbewerbsfähig zu bleiben, arbeiten OEMs und Zulieferer intensiv an optimierten Lösungen. Leistungsparameter wie Sicherheit, Preis, Lebensdauer, Kraftstoffverbrauch und Fahrkomfort sind dabei entscheidend. Obwohl viele Faktoren die Fahrzeugleistung beeinflussen, tragen die Reifen in all diesen Bereichen eine zentrale Rolle. Dieser schwarze Reifen, der als einziger Teil des Autos die Straße berührt, sorgt für ein ausgewogenes Verhältnis von Traktion, Komfort, Haltbarkeit, Energieeffizienz und Gesamtkosten. Dank einer sorgfältig abgestimmten Mischung aus über 200 Materialien und dem Einsatz millionenschwerer Maschinen müssen diese präzise entwickelten Reifen unter verschiedensten Fahrbedingungen Höchstleistungen erbringen. Angesichts übergreifender Branchentrends wie Industrie 4.0, Nachhaltigkeit, Rohstoffmarktdynamik, Elektromobilität und autonomes Fahren setzen Reifenhersteller bereits früh im Entwicklungsprozess auf innovative Konstruktionslösungen. Fortschrittliche Simulationen werden in die Entwicklung integriert und unterstützen Reifenhersteller mit wegweisenden Methoden, ohne Produktionszeit und -kosten zu beeinträchtigen.
Simulation für die Reifenindustrie
Angesichts vielfältiger technischer Herausforderungen ist die Reifen- und Gummiindustrie stets auf der Suche nach modernsten Technologien in den Bereichen Konstruktion, Fertigung, Anwendung und Simulation. Da Reifen komplexe und hochgradig nichtlineare Bauteile darstellen, erfordert die Modellierung ihrer Leistungsfähigkeit umfassendes Fachwissen und Spezialisierung. Angesichts der zahlreichen Fahrzeugmodelle auf dem Markt entwickeln Reifenhersteller viele verschiedene Designs und nutzen die Möglichkeiten der Simulationstechnologie, um die besten Reifenkonzepte virtuell zu testen und auszuwählen.
Bei der FEM-Simulation muss man nach Folgendem suchen:
Haltbarkeit – Um sicherzustellen, dass der Reifen während seiner gesamten Lebensdauer nicht ausfällt.
Profilabnutzung – Das Reifenprofil sollte möglichst gleichmäßig und möglichst lange abgenutzt sein.
Umweltaspekte – Reduzierung des Rollwiderstands der Reifen.
Fahrzeughandling – Der Reifen ist so auf das Fahrzeug abgestimmt, dass er optimale Bremsleistung, Traktion und Fahrstabilität in Notsituationen gewährleistet.
Fahrzeugkomfort – Reifen mit optimierter Geräusch-, Vibrations- und Rauheitsdämpfung (NVH).
Reifen sind hochkomplexe Produkte, deren Eigenschaften von zahlreichen Faktoren beeinflusst werden, darunter die Reifenkonstruktion (z. B. Material, Profil, Karkassensteifigkeit), der Reifendruck und die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche. Zur Beschreibung der physikalischen Eigenschaften von Reifen wurden verschiedene Modellierungsansätze entwickelt, um deren mathematische Analyse und Bewertung zu ermöglichen. Dem erfahrenen Produktentwicklungs- und Ingenieurteam von DEP sind die Herausforderungen von Reifensimulationen bestens bekannt, und wir legen stets großen Wert auf die verschiedenen Aspekte dieser Simulationen, um die optimale Lösung zu finden.
Reifenmodellierungslösungen von DEP
Das Reifendesign muss so beschaffen sein, dass es den unterschiedlichen Witterungsbedingungen von Sommer, Winter und Monsun standhält. Daher arbeiten Automobil- und Reifenhersteller intensiv an der Reifenentwicklung, um die Spezifikationen präzise zu erfüllen. Reifenprofile bestehen aus Rillen und Rippen mit unterschiedlichen Höhen und Breiten. Zusammen mit der Notwendigkeit passgenauer Knoten an den Verbindungsstellen macht dies die Erstellung von Hex-Netzen zu einer anspruchsvollen Aufgabe. Die Modellierung ist zeitaufwendig und erfordert Fachkenntnisse im Bereich der Modellierung.
Detroit Engineered Products (DEP) bietet mit MeshWorks eine einzigartige Plattform zur Erstellung von 2D-Reifenstruktur-Netzmodellen. Diese 2D-Modelle dienen der Analyse. Nach erfolgreicher 2D-Analyse kann das Modell in ein 3D-Modell umgewandelt werden. Berechnungen wie die Anwendung des Reifendrucks am Ventil und die Belastung des Reifens durch das Fahrzeug zur Analyse der Aufstandsfläche lassen sich im 3D-Modell durchführen. Auch zusätzliche Simulationen, beispielsweise Fahrsimulationen, sind möglich. Morphing- und Parametrisierungstechniken spielen eine entscheidende Rolle für die Reifenperformance. Sie optimieren das Reifenprofil, um allen Bedingungen gerecht zu werden und gleichzeitig ein optimales Bremsverhalten zu gewährleisten.
DEP MeshWorks ermöglicht die schnelle und hochautomatisierte Modellierung von Hexagonalnetzen. Es generiert qualitativ hochwertige Netze mit minimalem Benutzereingriff, sodass die Aufgabe von einem Ingenieur ohne zusätzlichen Vernetzungsexperten durchgeführt werden kann. Die Netzmodellierungswerkzeuge von DEP MeshWorks eignen sich für Motorradreifen, Pkw-Reifen und Offroad-Reifen.
