Methoden zur Entwicklung robuster Reifenentwürfe
Kraftfahrzeugreifen sind über ihre Lebensdauer einer Vielzahl von äußeren Einflüssen ausgesetzt, wie zum Beispiel Temperatureinflüssen, unterschiedlichen Fahrbahnoberflächen, wechselnde Reifenlasten sowie den verschiedensten Fahrmanövern. All diese Einflüsse beeinflussen die Haltbarkeit signifikant.
In den Entwicklungszentren der Reifenhersteller werden Simulationsprogramme eingesetzt, um die Widerstandfähigkeit neuer Reifenentwürfe bezüglich der äußeren Einflüsse zu bewerten.
Im Entwicklungsprozess neuer Reifenentwürfe ist es nicht nur wichtig einen Reifen zu entwickeln, welcher optimale Fahreigenschaften aufweist. Insbesondere ist es wichtig einen Reifen zu entwickeln, der trotz der äußeren Einflüsse eine hohe Haltbarkeit und Lebensdauer hat und somit robust ist.
Für die Bewertung der Robustheit eines Entwurfs muss die Varianz aller wesentlichen Einflüsse auf den Reifen, aber auch die Unschärfe der Reifenbestandteile berücksichtigt werden.
Im Zuge dieses Projekts wird ein Algorithmus entwickelt welcher die Robustheit verschiedener Reifenentwürfe unter Berücksichtigung variierender Eingangsgrößen ermittelt.
Der Simulationsalgorithmus soll folgende Aufgabenfelder abdecken
- Einbinden der Reifensimulationsalgorithmen in die Unschärfeanalysen
- Entwicklung eines Robustheitsmaßes für die Beurteilung von Reifenentwürfen
- Nutzung von effizienzsteigernden Maßnahmen und graphischen Oberflächen zur Industrialisierung des entwickelten Algorithmus
Zu Beginn des Projekts sollte die Robustheit eines vereinfachten Reifenmodells beurteilt werden.
Es wurden relevante Eingangs-, Ziel- und Entwurfsgrößen detektiert. Unter Berücksichtigung der Variation der Eingangsgrößen wird die Unschärfe der Zielgrößen ermittelt und eine entwurfsabhängige Robustheit berechnet.
Die Modifikation der Entwurfsgrößen führt zur Änderung der Robustheit. Mittels dieser Modifikation wird der Reifenentwurf mit der größten Robustheit ermittelt.
Dreidimensionale Reifensimulationen sind im Entwicklungsprozess neuer Reifenentwürfe notwendig. Diese Simulationen sind sehr zeitaufwendig und daher für den Einsatz im entwickelten Robustheitsalgorithmus ungeeignet.
Daher werden im zweiten Schritt Metamodelle zur Effizienzsteigerung der Analyse eingesetzt. Die Stabilität und Güte der Metamodelle konnte bereits an ersten Beispielen nachgewiesen werden.
Im letzten Schritt des Projekts wird die Industrialisierung des Algorithmus für den Einsatz in der Entwicklungsabteilung des Praxispartners erfolgen.