Neue Herausforderungen bewältigen

Die zunehmende Komplexität moderner Fahrradrahmen (insbesondere E-Bikes) und der steigende Bedarf nach schnellen Iterationszyklen sowie die funktionsübergreifende Zusammenarbeit zwischen Simulationsexperten und Konstrukteuren machten den üblichen Arbeitsablauf zunehmend ineffizient. Radiate stellte fest, dass der traditionelle manuelle Prozess der Durchführung von Strukturanalysen (FEA) für Fahrradrahmen zeitaufwändig, fehleranfällig und nicht konsistent war, was zu längeren Entwicklungszyklen führte.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, beschloss Radiate, einen zuverlässigen und wiederholbaren Prozess zu entwickeln, der die FEA-Ausführung rationalisieren, die Möglichkeit menschlicher Fehler reduzieren und die Zeitspanne zwischen Konstruktion und Validierung beschleunigen würde.

Radiates "Digital Bike Lab" – Automatisierung des FEA-Workflows

Die Lösung, die intern unter dem Namen "Digital Bike Lab" bekannt ist, basiert auf einem vollständig automatisierten Workflow unter Verwendung von Ansys Discovery und Ansys Mechanical. Dieser umfasst eine parametrische Geometrievorbereitung, eine auf die genauen Anforderungen der Anwendung zugeschnittene Lastfallgenerierung, eine Automatisierung des Simulationsaufbaus (Kontaktdefinition, Netzsteuerung, Randbedingungen usw.) und vor allem eine Automatisierung der Nachbearbeitung der Simulationsergebnisse mit modernsten Erkenntnissen der Ermüdungsanalyse. 

Das Ergebnis übertraf die Erwartungen: nicht nur konnten schnelle und zuverlässige Simulationen durchgeführt werden – der Prozess erwies sich auch als skalierbar für unterschiedlichste Rahmentypen.

Die Dauer einer vollständigen Strukturanalyse sank von mehreren Tagen auf wenige Stunden. Dadurch konnten Varianten schneller und konsistenter analysiert werden, was zu besseren Entwicklungsentscheidungen und qualitativ hochwertigeren Ergebnissen führte. Besonders geschätzt wurde intern auch die verbesserte Nachvollziehbarkeit und visuelle Aufbereitung der Resultate. 

Workflow 1: Die Kontaktdefinition erfolgt in Sekundenschnelle und bleibt bei Entwurfsiterationen stabil, was zu einer großen Zeitersparnis bei der Untersuchung verschiedener Entwürfe beiträgt.

Workflow 2: Lastfälle werden automatisch generiert. Durch die in Ansys Workbench integrierte, eigene Erweiterung von Radiate wird die Lastfall-Erstellung exakt auf den jeweiligen Rahmen zugeschnitten – basierend auf allen vorhergehenden Bearbeitungsschritten. 

Am Ende konnte Radiate Verbesserungen bei der Simulationsqualität, kürzere Durchlaufzeiten und Kosteneinsparungen feststellen, da die Abhängigkeit von manueller Arbeit und iterativen physischen Tests verringert wurde.

• Schnellere Design-Iterationen,
• Reduktion manueller Fehler,
• Höhere Qualität der Analysen
• Optimierung der Produktentwicklung

Mit CADFEM & Ansys zum Erfolg: Radiates Weg zur Simulationsexzellenz

Die Umsetzung dieser Lösung wurde durch ein ¨Guided Work¨ mit CADFEM unterstützt, das technische Beratung und gemeinsame Modellprüfungen umfasste. Dank dieser Zusammenarbeit wurden die benutzerdefinierten Python-Skripte, die die Logik für die Automatisierung des Prozesses beinhalten, verfeinert, um Wartungsfreundlichkeit und Effizienz zu gewährleisten. Die ¨Guided Work¨-Unterstützung umfasste praktische Anleitungen für Modellverbesserungen, die Einrichtung von Randbedingungen und die Optimierung von Simulationsstrategien. CADFEM gab auch Feedback zur Validierung der Modellaufbauten und überprüfte die Ergebnisse gemeinsam mit Radiate. Das Fachwissen von CADFEM in Bezug auf Ansys und Simulationsabläufe war für den Erfolg des Projekts von entscheidender Bedeutung.

Für die Zukunft sind weitere Schritte geplant: etwa der Einsatz von High Performance Computing, zusätzliche Automatisierungsschritte sowie vertiefende Schulungen. 

Der automatisierte Workflow für die Fahrradrahmen-Strukturanalyse ist ein Paradebeispiel für den Einfluss von Ansys auf Innovation, Effizienz und Produktqualität bei Radiate. Radiate plant, den Workflow zu erweitern, um noch mehr fortgeschrittene Analyseszenarien und Rahmenkonfigurationen einzubeziehen. Mit Ansys als zentraler Simulationsplattform sieht Radiate Möglichkeiten für neue, datengetriebene Produktentwicklungsprozesse und digitale Zwillinge - sowohl im Fahrradbereich als auch darüber hinaus.