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DER KONSTRUKTEUR 11/2016

DER KONSTRUKTEUR 11/2016

CAD / PLM PRODUKTE UND

CAD / PLM PRODUKTE UND ANWENDUNGEN erstmalig mit den Berechnungsprogrammen Kisssoft und Kisssys durchgeführt. Ein großer Vorteil dabei war, dass der Getriebevarianten-Generator die zur Verfügung stehende Auswahl an möglichen Kombinationen durch Parameter filtern konnte. So konnte das Programm den besten Kompromiss zwischen angestrebten theoretischen Übersetzungen, den umsetzbaren Durchmessern der Zahnräder und einem möglichst geringem Gewicht finden. ENTWICKLUNG DER VERGANGENEN JAHRE Das in dem Rennwagenmodell H0X von 2014 verbaute originale Getriebe von Kawasaki brachte den Nachteil des extrem kurzen ersten Gangs mit sich, weshalb nur die Gänge zwei bis vier gefahren wurden. Da jedoch die Durchschnittsgeschwindigkeit auf den Rundkursen bei ungefähr 55 km/h liegt, wurde effektiv nur der zweite, also der niedrigste Gang, genutzt. Durch einen relativ unüblichen Drehmomentverlauf über dem Drehzahlband führte die Kombination mit dem originalen Getriebe zu Zeitverlust aufgrund von Mangel an Zugkraft bei der Beschleunigung. Außerdem konnte aus baulichen Gründen des Getriebes bei dieser Art der Nutzung fast kein Gewicht eingespart werden. Das sollte beim H0XI aka Ananya, dem Hawks-Racing-Rennwagenmodell von 2015, anders werden. Um hier auf einige Komponenten in der Getriebeschaltung verzichten zu können − beispielsweise eine Schaltgabel und den fünften sowie sechsten Gang auf der Eingangswelle −, wurde die Endübersetzung so angepasst, dass der erste Gang nun als niedrigster Gang gefahren werden kann, während die restlichen Gänge Spezialanfertigungen sind. Da leider Festigkeitsprobleme mit dem eigentlich geplanten zweiten Gang auf dem Motorenprüfstand auftraten, mussten wir den Modul und dementsprechend die Zähnezahl anpassen, weshalb die Stufensprünge suboptimal ausfielen. Der große Nachteil bei der Wahl der Übersetzungen war der zu lange erste Gang und eine damit kombinierte deutlich zu geringe Zugkraft, was zu massivem Zeitverlust bei Beschleunigungsrennen und in langsamen Haarnadelkurven geführt hat. Die Übersetzungen waren, "DURCH KISSSOFT KONNTEN WIR BEI DER ENTWICKLUNG UNSERES RENNWAGEN- GETRIEBES ZEIT SPAREN UND VIEL LERNEN" Jens Milde, Leitung Baugruppe Powertrain H12, HAWKS Racing e.V., Hamburg Durch das Sponsoring der Kisssoft AG war es unserem Team möglich, sich an das Optimum der Getriebestufen die konkreten Projekte heranzutasten, dabei viel Zeit zu sparen und gleichzeitig viel über Verzahnungsauslegung zu lernen. Außerdem ist es von Vorteil für den Berufseinstieg, diese in der Industrie gängige Software kennenzulernen. www.DerKonstrukteur.de da handgerechnet und ohne Vorerfahrung, im Nachhinein alles andere als optimal gewählt. Aufgrund unserer Datenaufzeichnungen dienten sie allerdings als gute Ausgangslage für eine Weiterentwicklung. RENNWAGENMODELL 2016 – EIN GROSSER SCHRITT Für die Wahl der neuen Übersetzungen des Rennwagenmodells H12 aka Hidaya haben wir uns vor allem mit den aufgezeichneten Daten der letzten Saison beschäftigt. Stimmten die angenommenen Maximal- und Minimalgeschwindigkeiten? In welchen Situationen ist Performanceverlust zu erkennen? Wie häufig wurde jeder Gang gefahren? Die Auswertung der Daten deutete darauf hin, dass eine Änderung der Übersetzungen zu Punktevorteilen in den dynamischen Disziplinen der Formula Student führen würde. So haben wir das sequenzielle Getriebe des Rennwagenmodells für 2016 ausgelegt. Allerdings ist die theoretische Errechnung der optimalen Übersetzungen der einzelnen Gänge und der Endübersetzungen, die Schnittstellenarbeit mit dem Motor, Fahrwerk und Aerodynamik, im Aufwand vergleichbar mit der fertigungsgerechten Umsetzung dieser Übersetzungen. Simulationsprogramme geben zwar optimale Gangsprünge für bestimmte Disziplinen aus, jedoch muss ein Kompromiss für alle Disziplinen gefunden werden, da ein Getriebeumbau auf einem Event zeitlich nicht realisierbar wäre. Außerdem müssen Kompromisse in der Umsetzung gefunden werden, da die aus Gründen des Aufwands behaltenen Originalteile im Getriebe die möglichen Übersetzungen der Gänge und damit die Durchmesser der Zahnräder auch geometrisch einschränken. So ist zum Beispiel die Festigkeit des Antriebsrads des zweiten Gangs ein Problem, da die Übersetzung deutlich kürzer sein sollte als im Original. Dank Kisssoft war es iterativ möglich eine simulierte optimale Übersetzung in eine realisierbare Getriebestufe umzusetzen. Wir konnten mit Hilfe der Software aus einer Vielzahl an möglichen Zahnradpaarungen den besten Kompromiss zwischen guter Festigkeit, nötiger Laufleistung und Gewicht finden. Kisssoft hat für uns den Aufwand bei der Radpaarauslegung maßgeblich reduziert, da die Software den gesamten Rechenaufwand für die Auslegung der Verzahnung übernommen hat. Dabei blieben sämtliche Operationen des Programms nachvollziehbar, was für uns ein wichtiges Kriterium bei dem Einsatz der Software war. Erstellte Projekte konnten einfach bearbeitet und bei Bedarf schnell und zielführend geändert werden, für uns ein großer Schritt von den selbstgeschriebenen Tools in Microsoft Excel kommend. Außerdem konnte die Besprechung mit unseren Fertigungspartnern deutlich einfacher ablaufen, da viele Firmen im Bereich der Verzahnungstechnik eben mit der Software von Kisssoft arbeiten. Konkret wurden folgende Änderungen umgesetzt: Um massiv an Zugkraft im niedrigsten Gang zu gewinnen, haben wir die Endübersetzung deutlich von 2,6 auf 3,3 angehoben, da wir wissen, dass wir uns auf unsere Traktionskontrolle verlassen können. Außerdem haben wir die Spreizung erhöht, um das Drehzahlband zu kürzen, damit wir weniger Sprit verbrauchen und uns der Einfluss des Ansaugrestriktors nicht so sehr einschränkt. Wir haben permanent mit der Motorauslegung kommuniziert, um Performancegewinn zu erzielen, indem wir Fahrsituationen vermeiden, in denen die Gangwahl einerlei ist. Die Stufensprünge wurden so gewählt, dass von der maximalen Leistung in einen Bereich großen Drehmoments schalten kann. Wenn man sich die Steigerung in der Beschleunigungsdisziplin anschaut, kann man deutlich sehen, dass wir schon beträchtliche Schritte in die richtige Richtung gemacht haben. So haben wir mit dem H0XI für die Beschleunigung über 75 m noch 4,7 s gebraucht, diese Strecke wurde mit dem H12 in 3,9 s bewältigt. Der nächste Schritt für uns sind Rundenzeitsimulationen mit einem Modell des Gesamtfahrzeugs, um das Getriebe und die Motorcharakteristik für den Rundkurs zu optimieren. Entsprechende Modelle befinden sich gerade im Aufbau. www.kisssoft.ch 60 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

CAD / PLM NEUE RECHENTOOLS VERBESSERN MÖGLICHKEITEN DER ADDITIVEN FERTIGUNG Ansys, Anbieter von CAE- und Multiphysik- Software, etabliert im Rahmen einer Partnerschaft das neue Ansys Additive Manufacturing Research Laboratory an der Swanson School of Engineering. So ermöglicht die neue Kooperation zwischen dem Software-Spezialisten und der Universität Pittsburgh Unternehmen – mit einer von energieeffizienten Strahltriebwerken bis hin zu personalisierten medizinischen Geräten reichenden Produktpalette –, erstklassige, sichere und zuverlässige Produkte schnell und einfach zu entwickeln und zu produzieren. Die Partnerschaft soll Ausbildung und Forschung unterstützen, um einige der schwierigsten Problemstellungen der additiven Fertigung zu lösen. www.ansys-germany.com SENSOR-MODELLE IN CAD-BIBLIOTHEKEN VERFÜGBAR Native und multi-CAD-fähige Modelle und Daten seiner Sensoren stellt Autosen nun in den Bibliotheken Cadenas, Traceparts, Eplan und WSCAD zur Verfügung. Nach einer Sortimentserweiterung um Prozesssensoren im ersten Halbjahr 2016 will der Hersteller nun über die CAD-Bibliotheken gezielt Konstrukteure ansprechen. Die Sensoren des Herstellers sind besonders kompatibel und eignen sich für einen breiten Einsatzbereich. Sie lassen sich daneben auch weiterhin auf der Internetseite des Unternehmens bestellen. Dort stehen auch ein interaktiver Produktvergleich und eine Online-Produktberatung zur Verfügung. www.autosen.com SIMULATIONSDATENMANAGEMENT VON BERECHNERN FÜR BERECHNER Simulation ist aus dem Alltag des Produktentwicklers nicht mehr wegzudenken. Mit ihrer zunehmenden Relevanz wird das sichere und effiziente Simulationsdatenmanagement zur immer drängenderen Herausforderung. Der Münchner CAE-Experte Isko Engineershat im September 2016 mit Simuspace V1.1 eine SDM-Lösung veröffentlicht, die konsequent an den Bedürfnissen und Anforderungen von Berechnern ausgelegt ist. Simuspace sorgt als schlankes, offenes und flexibel skalierbares System für Transparenz und eine prozesssichere Dokumentation aller Simulationsdaten – auch in kleinen bis mittleren standortübergreifen CAE-Teams mit bis ca. 100 Mitarbeitern. Simuspace soll Rahmenbedingungen schaffen, in denen sich Berechner hundertprozentig auf ihre eigentlich wertschöpfende Tätigkeit konzentrieren können. www.isko-engineers.de Wir sehen uns auf der... Erfolgreiche Antriebslösungen, einfach und schnell Verzahnungskomponenten/Getriebe Engineering für Antriebstechnik Antriebstechnik vom Prototyp bis zur Serie ■ Eigene Produktion ■ Breites Lagersortiment ■ Individuelle Einzelfertigung Nozag GmbH | Eschelbronner Strasse 2/1 | DE-74939 Zuzenhausen Tel. +49 (0)6226 785 73 40 | www.nozag.de | info@nozag.de Unser Antrieb ist Präzision Precision Motors Deutsche MinebeaGmbH Minebea-Weg 1 78052 Villingen-Schwenningen Germany Phone: +49 7721 997 100 www.pmdm.de DER KONSTRUKTEUR 11/2016 61 Nozag.indd 1 13.10.2016 PM-DM.indd 11:32:36 1 13.10.2016 11:34:14

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