SIMULIA Reifenentwicklung und -design

Wenn Sie jemals ein Fahrzeug gefahren oder gefahren sind oder ein besiedeltes Gebiet besucht haben, werden Sie Verkehrsstaus erleben. Die Zahl der Fahrzeuge und Fahrer auf den Straßen ist extrem hoch, und die schlechte Nachricht für gestresste Fahrer ist, dass diese Zahl in den kommenden Jahren voraussichtlich noch steigen wird. Tatsächlich prognostizieren Branchenanalysten, dass sich die Zahl der weltweit zurückgelegten Fahrzeugkilometer bis zum Jahr 2030 auf 20 Billionen verdoppeln wird. Während dies die meisten Menschen erschaudern lässt – und sich ein bisschen mehr Sorgen um die Umwelt macht, sind dies gute Nachrichten für die Automobil- und Reifenhersteller .

Dies ist möglicherweise auch keine Umweltkatastrophe, da sich die Automobile weiter in Richtung Elektrifizierung bewegen. Dieser Wandel stellt zusammen mit der Entwicklung hin zu autonomen Fahrzeugen die meisten Hersteller der Branche, einschließlich der Reifenhersteller, vor neue Herausforderungen, da die Nachfrage nach ihren Produkten weiter steigt und Vorschriften und Technologien auf „grünere“ und vernetzte Reifen drängen.

Bei der Entwicklung eines Qualitätsreifens müssen viele Faktoren berücksichtigt werden. Zu diesen Faktoren zählt vor allem das sogenannte „Magic Triangle“, das sich aus Nasshaftung, Verschleißfestigkeit und Rollwiderstand zusammensetzt. Herausforderungen werden als Kompromisse zwischen diesen Faktoren dargestellt:Nass- vs. Trockenhaftung, Grip vs. Verschleiß, Verschleiß vs. Rollwiderstand usw. Mehrere andere Variablen müssen ebenfalls berücksichtigt werden, wie z. B. Luftwiderstand oder Geräusche und Vibrationen.

Das Testen dieser Faktoren ist für Ingenieure mit hohen Kosten verbunden, deren Arbeit nur durch die Notwendigkeit, die Leistung unter variablen Bedingungen wie extrem hohen und niedrigen Temperaturen vorherzusagen, noch komplizierter wird. Extrem kalte Temperaturen können beispielsweise dazu führen, dass Reifen Luftdruck verlieren, während extreme Hitze im schlimmsten Fall das Risiko eines Platzens birgt.

SIMULIA bietet eine komplette, integrierte Reifendesign- und Konstruktionslösung, die alle Facetten des Reifenentwicklungsprozesses abdeckt. Die Lösung konzentriert sich auf zwei Hauptaspekte des Reifendesigns:den Grünreifenprozess, bei dem der Reifen entwickelt wird, bevor er ausgehärtet wird; und der Vulkanisationsreifenprozess, der das Vulkanisieren des Reifens beinhaltet. Vulkanisieren ist der Prozess, bei dem in einer Form Druck auf einen Reifen ausgeübt wird, um ihm seine endgültige Form einschließlich des Profils zu verleihen. Die beiden Prozesse sind eng miteinander verbunden und erfordern viele Iterationen und Optimierungen.

Sobald das geeignete Profil für den vulkanisierten Reifen entworfen wurde, werden verschiedene Arten von fortgeschrittenen Simulationen durchgeführt, um die erwarteten Leistungsziele zu erreichen.

Die Vorteile dieser Lösung sind vielfältig. Der vollautomatisierte Prozess ermöglicht eine einfache Erforschung des Design Space mit dem Design von Experimenten und ermöglicht es Ingenieuren, integrierte Design- und Simulationsprozesse in einer einzigen Umgebung zu nutzen. Diese Simulationsprozesse umfassen Abaqus/XFlow-Co-Simulation zur Bewertung der Aquaplaning-Leistung; PowerFLOW zur Berechnung des Luftwiderstands; und Simpack und Dymola für die Dynamik von Fahrzeugsystemen. Diese Lösungen bieten vollständige digitale Kontinuität und Rückverfolgbarkeit über alle Disziplinen hinweg, und Ingenieure können mit mehr Vertrauen in derselben Zeit von mehr Verifizierungszyklen profitieren.

Diese integrierte Lösung kann die Zeit für die Bewertung der wichtigsten Reifenleistung von Tagen und Wochen auf nur noch Stunden reduzieren. Die High-Fidelity-Simulationen bieten zudem erhebliche Kosteneinsparungen durch virtuelle Validierung. Da die Nachfrage nach Reifen steigt, sind diese Zeit- und Kosteneinsparungen für die Hersteller von entscheidender Bedeutung.

Fahrzeuge, wie wir sie kennen, verändern sich, werden effizienter und umweltfreundlicher, mit einer drastischen Verschiebung hin zu elektrischen und autonomen Automobilen. Eines bleibt jedoch gleich:Ein noch so fortschrittliches Fahrzeug braucht immer Reifen, die lange halten und eine sichere, komfortable und leise Fahrt ermöglichen. Da immer mehr Kilometer gefahren werden, müssen Reifeningenieure nicht nur mit der Nachfrage nach Quantität Schritt halten, sondern auch die Qualität erhöhen, um sicherzustellen, dass die Reifen die zusätzliche Laufleistung aufnehmen können.