Samira und Gvidas sprechen über Gewichtsoptimierung und Parametrisierung.
Erzählen Sie uns ein wenig über Ihren Hintergrund.
Samira: Ich habe kürzlich meinen Bachelor in Maschinenbau gemacht. Während meiner Zeit an der Uni habe ich an einer Vielzahl von Zusatzprojekten teilgenommen. Diese reichten von Strömungsmechanik – der Modellierung von IgG im Blutkreislauf – bis hin zu eher typischen Maschinenbau-Projekten wie der Arbeit an Solarautos.
Dabei ging es im Wesentlichen um Rennwagen, mit denen wir herumfahren durften – also ein ziemlich cooles Projekt. Meine Hauptinteressen als Ingenieurin waren jedoch immer Simulation und Modellierung.
Gvidas: Ich habe Maschinenbau studiert und währenddessen an vielen technischen Projekten teilgenommen. Zum Beispiel habe ich im Rahmen der „Formula Student“ einen Rennwagen für den Silverstone Circuit von Grund auf neu gebaut; im Rahmen meiner Dissertation habe ich normale Schiffscontainer in Umweltkammern umgerüstet.
Das war ein sehr interessantes Experiment, da es zu dieser Zeit noch nicht wirklich verbreitet war. Außerdem bin ich Kletterer und Radfahrer und mache viel 3-D-Druck.
Und woran arbeiten Sie in Ihrem Praktikum bei New Motion Labs?
Samira: Verschiedenes, unter anderem an der Programmierung mit Matlab zur Simulation von Flugbahnen.
Ich habe auch ansonsten viel mit Modellierung und Simulation zu tun gehabt. Insbesondere habe ich Parameter modelliert – wir haben eine Excel-Tabelle erstellt, die unser Modell automatisch aktualisiert, sobald wir die Werte ändern.
Damit habe ich bei New Motion Labs etwas vollkommen Neues erlernt, was sehr spannend war.
Wie wird Excel-Tabelle zur Modellierungsparametrisierung verwendet?
Samira: Ursprünglich haben wir damit Ketten verschiedener Größen modelliert. So wollten wir eine Kette mit Doppeleingriff erstellen, die nahezu dieselben Abmessungen wie eine herkömmliche Rollenkette haben. Kürzlich erst haben wir die Software zur Gewichtsoptimierung eingesetzt, wir haben also Parameter geändert, durch die wir das Gewicht unseres Produktes auf der Grundlage von Berechnungen reduzieren konnten.
Warum muss das Gewicht der Kette optimiert werden?
Gvidas: Ganz einfach gesagt: Wer will schon eine schwere Kette?
Es ging uns darum, das Gewicht der Kette so weit wie möglich zu verringern. Dabei haben wir die Spannungen beibehalten, damit sie sich genauso verhält wie die schwerere Kette, nur eben in leicht.
Eine leichtere Kette braucht man je nach Einsatzbereich. Wenn Sie zum Beispiel als Bahnradfahrer*in eine Goldmedaille gewinnen wollen, ist jedes Gramm Gewicht, das Ihr Fahrrad verliert, von Vorteil.
Es geht um eine Gewichtsminimierung, damit man sich beim Treten weniger anstrengen muss. Dann kann man nämlich schneller fahren, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, eine Goldmedaille zu gewinnen.
Im Bahnradsport sicherlich sinnvoll, aber was ist mit anderen Anwendungen?
Gvidas: Eines der Projekte mit weitreichenden Auswirkungen, die von leichteren Ketten profitieren würden, ist die maschinelle Fertigung.
Bei Maschinen werden sperrige, robuste Ketten verwendet, die auf eine längere Lebensdauer ausgelegt sind.
Eine leichtere Kette hat eine noch höhere Lebensdauer.
In Fabriken gibt es zahlreiche Maschinen – also auch viele Ketten. Reduziert man das Gewicht jeder einzelnen Kette um ein paar Prozent, bringt dies bereits eine große Gewichtsverringerung und eine insgesamt längere Lebensdauer. Auch die Instandhaltung wäre seltener erforderlich.
Das wirkt alles ziemlich komplex. Haben sich beim Erstellen dieses Parametrisierungstools viele Schwierigkeiten ergeben?
Samira: Auf jeden Fall. Wir haben für die Massenoptimierung ein schlichtes Tool verwendet, also Excel. Normalerweise wird dies in ANSYS, einem viel komplexeren Tool, durchgeführt.
Die größte Herausforderung bestand darin, die umfangreiche Analyse so zu komprimieren, dass sie sich in Excel durchführen ließ.
Schwierig war es zudem, die Gleichungen zu bestimmen, die die Belastungen genau wiedergeben, denn zu komplex durften sie wiederum auch nicht sein.
Gvidas: Aber die Schwierigkeiten waren es wert: Durch die Verwendung von Excel anstelle von ANSYS hatten wir mehr Kontrolle. Immerhin erstellten wir das benötigte Programm im Wesentlichen selbst, anstatt ANSYS mitzuteilen, was wir brauchen, und dann vielleicht festzustellen, dass dies nicht zu realisieren ist.
Welche Fähigkeiten haben Sie im Praktikum trainiert, was war Ihrer Meinung nach am nützlichsten?
Gvidas: Bei mir war es nicht unbedingt eine einzelne Fähigkeit, sondern es handelt sich um einen Prozess.
Ich habe gelernt, wie man ein Problem angeht, das auf den ersten Blick als sehr schwierig oder gar als unlösbar erscheint. Man muss es in viele kleine Schritte zerlegen.
So hatten wir beispielsweise bei diesem Projekt in der Konzeptionsphase viele regelmäßige Brainstormings. Die Ideen daraus haben wir schließlich in Gleichungen und dann in Dimensionen überführt.
Ich konnte für mich feststellen, dass ein häufiges Besprechen, bei dem wir uns zusätzlich absicherten, dass alle über dasselbe reden und im gleichen Tempo vorankommen, für das Verständnis des Projektes und schließlich für die Entwicklung der gefundenen Lösungen am wichtigsten war.
Samira: Dem stimme ich zu, ich würde aber noch etwas hinzufügen: die Organisation des Denkprozesses. Bei Projekten wie diesem gibt es so viele Berechnungen und Elemente, dass man sich sehr leicht in seinen eigenen Gedankengängen verheddern und schließlich im Kreis laufen kann, ohne zu einem Ergebnis zu kommen.
Und auch in der Excel-Datei selbst gab es eine Menge Zahlen und Formeln, in denen man sich sehr leicht verlieren konnte. Ich musste also lernen, effizient zu organisieren und zu kategorisieren.
Was halten Sie vom automatisierten Kettenentwurfswerkzeug, und wie sehen Sie die Zukunft der Doppeleingriffs-Technologie?
Gvidas: Ich denke, wie schon erwähnt, an die Fertigung. Unsere Technologie wird tiefgreifende Folgen auf die Fertigungsindustrie haben.
Samira: Ich gehe zudem davon aus, dass das Parametrisierungstool erweitert werden wird, damit es den Verbraucher*innen und den Abnehmer*innen eine viel größere Auswahl bietet.
Vermutlich ist dies genau der Weg, den Kunden und unseren Lizenznehmern genau das zu bieten, was sie wollen, anstatt sie aus einer Reihe von Produkten auswählen zu lassen.
